LED用新型YAG荧光材料的制备和性能研究

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1、学校代码：10259学号：156081131密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：LED用新型YAG荧光材料的制备和性能研究英文题目：StudyofFabricationandPerformanceofNew-typeYAGLuminescentMaterialforLED专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：白光LED用荧光材料姓名：赵前程指导教师：江国健教授2018年04月10日LED用新型YAG荧光材料的制备和性能研究摘要白光LED因具有低能耗、高转换效率等优点，已发展为第四代照明光源。目前采用最多的白光LED实现方式

2、是“YAG:Ce荧光粉+GaN蓝光芯片”的组合方式。在这对应用最广泛的封装组合中，荧光粉是最基础的功能材料，其性能优劣直接决定了封装器件的品质。荧光粉从合成出来到最后的涂覆固化，中间会经历如潮解、晶粒破碎等负面因素，导致最终的封装器件性质不稳定。LED经长时间连续工作后，蓝光芯片在电流持续驱动下散发大量的热，荧光粉周围的硅胶或树脂严重抑制了热量的逸散，这种贴合式的封装方式不可避免地造成最终器件的光衰减现象，因此热稳定性良好、色温可调、可远程封装的新型固体荧光转换材料开发就显得非常重要。为了解决上述荧光材料中的问题，本论文通过优化助熔剂组分在

3、较低温度下制备了疏松度良好的荧光粉，在荧光粉中引入Si4+-N3-和微调原料Y-Al比例实现光谱的调节，选用水基流延的方式制备出热稳定性良好的荧光陶瓷，并将CASN2+3:Eu荧光薄膜层叠加在硼酸盐荧光玻璃表面，实现封装而成的LED大功率化和色坐标可调。主要研究结论如下：（1）选用H3BO3-NaF-CaCO3-羧甲基纤维素的助熔剂体系，在添加量分别为1wt%、1wt%、0.5wt%、1wt%时，在1450℃下可合成出疏松度良好的纯相YAG:Ce荧光粉，延长保温时间有利于荧光粉晶粒尺寸的生长，保温8h时粉体中位粒径达25.65μm。（2）高

4、温固相还原合成出一系列YAG:Ce,SiN和微调Y:Al比的荧光粉，Si4+-N3-键的引入减小了合成荧光粉的晶胞参数，最多可使粉体的荧光光谱红移8.2nm，Si3N4的掺杂量在0.25atm%时荧光粉的物相纯度、荧光特性达到最佳，微调原料的Y-Al比至0.55时合成出的荧光粉拥有最佳的荧光强度。（3）向原料中加入0.8wt%的PAA和10wt%PVA-1788，水基球磨后可制备出组分均匀、粘度适中的陶瓷浆料。流延后的生坯经高温烧结后可得到YAG荧光陶瓷薄膜，具有良好的荧光热稳定性。（4）通过流延工艺将CASN2+3+3:Eu叠层在YAG:

5、Ce玻璃表面获得的荧光转换材料，在与蓝光芯片封装后的WLED器件色坐标可调、色偏差值均小于0.0060且200℃下仍能保持室温下发光强度的85%，薄膜与玻璃之间存在光耦合现象。关键词：掺铈钇铝石榴石；水基流延；流变性能；荧光薄膜；白光LEDStudyofFabricationandPerformanceofNew-typeYAGLuminescentMaterialforLEDAbstractAsthefourth-generationlightingsource,WLEDpossessthemeritsoflowenergy-consum

6、ption,highluminescenceefficiency,etc.ThemostwidelyusedrealizationmethodofWLEDiscombiningYAG:CephosphorandGaNbluechip.PhosphoristhemostfundamentalmaterialanditsperformancewilldirectlydecidethepackagedLEDquality.UnsteadyPLpropertycouldoccurresultingfromdeliquesceandgraincrus

7、hing.Heatandbluelighterosioninlaminatedpackaginginevitablycausesdevicelightdecay.Therefore,itisnecessarytodevelopakindofmaterialcarrierwithgoodthermalstabilityandtunablechromaticity,aswellassupportingremote-typepackaging.Inordertosolveabove-mentionedproblems,thisthesisfocu

8、sesonfabricatingYAG4+3-phosphorwithhighporosity,incorporatingSi-Nbondintogarnetandslightl