白光LED用荧光粉的制备方法与研究进展

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1、白光LED用荧光粉的制备方法与研究进展材物081：郭世忠指导老师：宁青菊（陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021）摘要：白光LED被称作第四代照明光源，有着庞大的市场。本文综述了目前国内外白光LED用荧光粉的几种制备方法，总结了它们的优缺点，并指出了白光LED用荧光粉发展中需要解决的问题。关键词：白光LED、荧光粉、制备方法Abstract：Whitelightemittingdiodeismentionedastheforthgenerationilluminatelamp，whi

2、chhashugemarket．Thispaperreviewsseveralluminescentmaterialssyntheticmethodsusedinpreparingwhitelightemittingdiodepresentlyathomeandabroadandsummarizestheirstrongpointsandweakpoints．Themainproblems0nthedevelopmentofthiskindOfphosphorsareindicated．Keyw

3、ords：whitelightemittingdiode、phosphor、preparingmethods一、引言白光LED与传统照明光源相比有许多优点，如：体积小、能耗少、响应快、寿命长、无污染等，被喻为第四代照明光源。白光LED的诸多优点，使其具有着庞大的未来照明市场和显著节能前景，因此受到国内外的高度重视。白光LED主要有三种实现形式：（一）蓝光芯片激发黄色荧光粉使蓝光和黄光混合得到白光。一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比，即可得到各

4、种色温的白光。当然，也可加入可被蓝光激发的红光、绿光荧光粉得到白光。（二）紫外+近紫外芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉使红光、绿光、蓝光混合得到白光。此外，还可选用两基色，甚至四基色、五基色荧光粉。（三）将红、绿、蓝三色芯片按比例组合使红光、绿光、蓝光混合得到白光[1]。但是，由于LED器件光输出会随温度的升高而下降，不同的LED下降程度差别很大，其结果是造成混合白光的色差[2]，使得用三基色LED芯片组装实现白光的应用受到了限制。使用荧光粉与LED组合实现白光的工艺，可以通过改变荧光粉的发射波长

5、、荧光粉厚度来调节白光LED的色度、色温等，因此被广泛采用、发展迅速。目前,第二种实现方式得到广泛地关注和积极地研究开发[3]。二、荧光粉的制备方法荧光粉发光材料性能的优劣将直接关系到白光LED产品的流明效率、显色性及相关色温等，因此，制备高纯度，高稳定性的荧光粉发光材料成为了现今研究的重点方向。目前合成荧光粉的方法有：高温固相合成法、溶胶-凝胶法、均相共沉淀法、低温燃烧合成法、水热合成法、微波辐射合成法、高分子网络凝胶法、表面扩散法等。下面简单介绍几种常用的制备方法：2.1高温固相合成法所谓高

6、温固相反应是将金属盐或金属氧化物按一定的比例充分混合，研磨后进行煅烧，发生固相反应后，直接或间接研磨得到超微粒子的一种制备方法。制备步骤一般为：首先按一定的化学配比称取反应物，反应物充分混合均匀之后，放入高温炉内，在某种气氛下进行一定时间的煅烧，之后，取出冷去，最后进行研磨、过筛既得产品。混合、球磨高温煅烧原材料提纯漂洗产品筛分粉碎、球磨分选表面处理图1高温固相合成法制备荧光粉的工艺流程例如用高温固相反应成功地合成了Sr1.5Ca0.5P2O7Eu0.22+Mn0.22+红色荧光粉[4]。Ram

7、babu.U[5]采用传统的固相法合成了LnVO4(Ln=La,Y)系列红色荧光粉，发现La和Y的量在一定比值下，有良好的发光强度，JongSeong[6]用Li作为助熔剂合成GdVO4:Eu，并研究Li的掺杂量对光学性能的影响。固相反应通常在高温下才能发生，是因为反应物和产物的结构有明显的差异，生成产物涉及大量的结构重排、化学键的断裂和重新组合等。在高温反应过程中，决定反应速度的三种重要因素是：反应固体之间的接触面积及其表面积；高温固相法合成荧光粉体虽然比较成熟，能保证形成良好的晶体结构，但焙

8、烧温度高(1100~1400℃)，反应时间长，在杂相生成及粒度大小方面很难控制。此外，所得产品的硬度大，要得到适于应用的粉末状材料，就必须进行后处理粉粹、过筛，包覆等既耗时又耗能，经处理后的粉末样品发光性能会衰减严重。此法虽然耗能很大，但是技术具有安全、无污染、生产工艺简单、成本低等特点。固相反应甚至可以得到湿化学法得不到的产品。2.2软化学合成方法2.2.1溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是新兴的一种湿化学合成方法，利用这种方法制备的发光材料可以获得较小的粒径，无需研磨，且合成温度比传统的合成方法要低