论文部分内容阅读
传统结构的LED照明光源，在封装过程中首先需要将荧光粉体与树脂混合，然后通过分散—点胶过程将其均匀地包覆在芯片表面，因此不均匀的颗粒尺寸会严重影响封装后的器件性能。利用静电纺丝技术制备的纳米荧光纤维膜，在封装之前就获得LED荧光转换材料所需的结构，避免了封装过程对荧光材料颗粒大小和分散状态的要求，有望显著提高LED的发光均匀性。本文针对现阶段LED用荧光粉封装过程中易团聚以及无机纤维状荧光膜强度较低等缺点，制备了氧化物和氮化物多色柔性荧光纤维膜，利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶—红外光谱仪（FT-IR）、紫外—可见光分光光度计（UV-VIS）、荧光光谱仪（PL）等对制备的荧光纤维膜及所封装的LED性能进行了表征。具体开展的研究工作如下：利用溶胶—凝胶法结合静电纺丝技术制备了红光发射的柔性Eu3+掺杂SiO2纳米荧光纤维膜，研究了材料制备过程中各项影响因素对微观结构、力学性能和发光性能的影响。SEM照片显示Eu3+掺杂SiO2纤维膜在热处理后纤维直径变小，纤维表面光滑无粘连。通过控制升温速度，纤维膜在热处理后仍具有较高的力学强度，750℃热处理后拉伸强度可达4.31MPa，经过多次弯曲仍能保持原样。荧光光谱显示在392.6nm附近光源激发下，Eu3+掺杂SiO2纤维膜在570~670nm附近呈现出来自于5D70→FJ的发射峰。当Eu3+掺杂浓度为8mol%时，Eu3+掺杂SiO2纤维膜经过750℃热处理后发光强度达到最大值。利用溶胶—凝胶法结合静电纺丝技术制备了绿光发射的Tb3+掺杂SiO2纳米荧光纤维膜。SEM图片显示前驱体纤维直径约为800~900nm，纤维表面光滑且直径分布均一。通过控制热处理速度，可获得自支撑荧光纤维膜。荧光光谱显示Tb3+掺杂SiO2荧光纤维膜可被310~380nm的光源有效激发，最强发射峰为544.2nm，对应5D73+4→F5跃迁。当Tb掺杂浓度为9mol%时，Tb3+掺杂SiO2纤维膜经过750℃热处理后发光强度达到最大值。共聚焦显微镜照片显示纤维发光分布均匀，发光强度均一。与Tb3+掺杂SiO2粉体膜相比，Tb3+掺杂SiO2纤维膜透光率更好。将Tb3+掺杂SiO2纤维膜配合LED芯片进行贴片式封装，省去了传统的点胶—分散过程，并且得到的LED与粉体封装LED相比具有更高的发光效率。采用静电纺丝技术结合氨气气相还原法制备了Eu2+掺杂的硅基氧氮化物荧光纤维，1300℃氮化后纤维表现出SiO2和CaSiO3的混合相，1350℃氮化后纤维表现为过渡相Si2N2O，1400℃氮化后可以得到Si3N4和CaSi2O2N2的混合相，且纤维表现为多孔结构。通过氮化处理，多孔结构的硅基氧氮化物纤维表现为典型的Eu2+跃迁发光，激发光谱拓宽至近紫外区域，在蓝光LED芯片范围内激发强度明显提高，发射光谱也能发生有效红移。但是材料制备过程中形貌的形成机理和物相变化还有待进一步探索。