LED用新型YAG荧光材料的制备和性能研究

来源 :上海应用技术大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:woaibaobei123321
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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CASN3:Eu2+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1 wt%、1 wt%、0.5 wt%、1 wt%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8 h时粉体中位粒径达25.65μm。(2)高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8.2 nm,Si3N4的掺杂量在0.25 atm%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0.8 wt%的PAA和10 wt%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CASN3:Eu2+叠层在YAG:Ce3+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。
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