本科毕业论文白光led用发光材料knaca2(po4)2_eu3的制备和性能研究(编辑修改稿)

本科毕业论文白光led用发光材料knaca2(po4)2_eu3的制备和性能研究(编辑修改稿)内容摘要：

ffective UVexcitation and emits red lightcan match the InGaN chip, has a certain value. through the analysis of the xand change of Eu3+ emission spectra when the concentration to study the concentration of phosphor luminescence properties of Eu3+ Doped results show that the Eu3+ doping concentration 8% of KNaCa2(PO4)2:Eu3+ peak intensity by measuring the timeresolved 河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 14 spectroscopy of the Eu3+ ion, thefluorescence lifetime of approximately ms. And measuring the different Eu3+ ion concentration of the sample color coordinates. Key words: white LED。 hightemperature solid state method。 KNaCa2(PO4)2:Eu3+ 目 录 1 前言 ............................................. 1 白光 LED 的发展和现状 ................................. 16 白光 LED 的实现 ....................................... 16 白光 LED 的应用于与展望 ................................. 2 2 稀土材料的发光原理和制备方法 ................... 19 稀土材料的发光原理 ................................... 19 荧光粉的制作方法 ...................................... 5 稀土离子的浓度淬灭 .................................... 5 河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 15 3 高温固相法制备 KNaCax(PO4)2:Eu3+ ...................... 6 原料的选择 ............................................ 6 样品制备 .............................................. 6 样品的测定 ............................................ 6 4 实验的结果与讨论 .............................. 7 样品的 XRD 图和光谱分析 ................................ 22 样品的浓度光谱图与分析 ................................. 7 样品的激发与发射光谱图与分析 ........................... 8 样品的浓度淬灭曲线与荧光寿命分析 ....................... 9 样品的色坐标与分析 ................................... 10 本章小节 ............................................. 11 5 结论 ........................................ 12 参考文献 ............................................. 13 致 谢 ............................................. 14 附 录 ............................................. 15 河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 16 1 前 言 白光 LED 的发展和现状 LED(Light Emitting Diode，发光二极管 )自 20 世纪 60 年代出现后，经过近 50 年历 程 在 技 术 上 已 取 得 长 足 的 进 步。 1993 年日本 Niehia( 日 亚 化 学 ) 公 司 的shujiNakamura(中村秀二 )开发出高亮度 GaN 蓝光 LED，使得全可见光谱 LED 成为可能。 1997 年白光 LED 的研发成功，使得 LED 的应用进入了照明领域 [13]。 美国 Strategies Unlimited公司调查结果表明，自 1995至 20xx年，高亮度及白光 LED产值增长几十倍，年复合成长率超过 40%， 20xx年总产值达到 37亿美元．其应用范围从传统的户内显示应用扩太到各种户外应用，如手机和数码相机的 LED闪光灯、车用尾灯、刹车灯、红绿灯，以及特殊照明等，白光 LED占整个市场的 50%左右，有着最大的应用市场。 高亮度的白光 LED寿命达到 10万小时左右．完全可代替传统的光源。 白色发光二极管不含水银和铅玻璃等污染环境的物质，具有寿命长、节电、温度稳定、光强可调、耐振动和低电压驱动等优点，还能实现从纯白色到接近电灯色的宽范围的色温。 因此 在越来越多的领域中得到应用。 然而，这种结合存在不足之处 ： 该体系的白光发射由蓝光和黄光复合而成，由于缺乏红光而导致显色性较差。 为解决上述问题，国际上开始尝试采用近紫外一紫 (波长 350~410 nm)光辐射的 InGaN管芯(UVLED)激发三基色荧光粉以实现白光 LED，即将若干种荧光粉涂在 InGaN管芯上，管芯激发荧光粉形成红、绿、蓝发射，三色光相叠加得到白光。 目前现有的光致发光荧光粉一般都不适合 350~410 nm波段的激发。 因此，研究新的适用于 UVLED管芯激发的红色荧光材料非常重要。 白光 LED 的 实现 白光是一种复合光，要得到白光 LED，就必须让几种颜色进行空间混合。 目前，获取白光的途径大致可分为以下三种 ： 光转换型、多色组合型、多量子阱型。 图 11 三种实现白光的方法示意图 光转换型有两类 ： 第一类是在发射波长为 460~470 nm 的蓝色 LED 芯片上涂覆黄色荧光粉，如图 11(a)所示，黄色荧光粉部分吸收 LED 发射的蓝光产生与蓝光互补的波长约 570 河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 17 nm 黄光，黄色荧光粉通常选用的是掺铈的钇铝石榴石 (YAG:Ce3+)，通过控制黄色荧光粉粉层的厚度，利用空间混色原理将互补的黄光的蓝光混合以得 到白光。 YAG:Ce3+荧光粉转换效率高，操作上较易实现，而且没有紫外光成分，不会造成紫外污染，是目前使用最广泛的方法。 最早的白光 LED 样品是 1996 年 Nichia 公司运用 GaNLED 发出的蓝光激励黄色荧光粉，通过光的复合得到的；第二类将多种光转换材料涂在以 GaN 基紫外 LED 芯片上，如图 11(b)所示，用 LED 发出的紫外光激发荧光材料，产生红、绿、蓝三种光，从而复合得到白光发射，这样获得的白光的显色性好。 Akari(21 世纪的光 )计划是要用近紫外激发RGB 三色荧光粉产生白光，此方法与三基色荧光灯的原理相 似。 目前这种方法的外量子效率已高 43%，工作波长 382 nm。 但另一面，这种方式会增加系统复杂性，并且这是下转换，必然会导致能量的损失。 同时，由于是采用了紫外光源，有可能会产生紫外污染。 多色组合型是将 R、 G、 B 三色 LED 芯片按一定方式排布集合成一个发白光的标准模组，如图 11(c)所示，这种方法具有效率高和使用灵活的优点，由于发光全部来自三种 LED，不需要进行光谱转换，因此，其能量损失最小，效率最高。 同时，由于 RGB 三色 LED 可以单独发光，其发光强度可以单独调节，故具有相对较高的灵活性。 如在 “ 20xx 年显示信息学会 (SID 20xx)” 举办的展览会上， OSRAM 公司展出一样品，是由 1120 个 LED 组成，其中包括红色和蓝色 LED 各 280 个以及 560 个绿色 LED，配合使用散光板与散光膜，实现了 10000 cd/m2。 但这种方法供电系统复杂，安装结构比较复杂，颜色空间颁布不均匀，成本较高。 还有一种获取白光的途径是多量子阱型，即在芯片发光层的生长过程中掺杂不同的杂质生长出能产生互补色的多量子阱，通过不同量子阱发出的多种光子复合发射白光。 这种方法对半导体的加工技术要求很高，目前难以达到。 目前由于技术、工艺、 生产成本等因素的影响，应用最多的是光转换型，其次是多色组合型。 以发展的眼光来看，多量子阱型是未来的发展趋势。 但由于技术的限制，生长不同结构的量子阱相对困难得多，在短时间内还不能产业化。 白光 LED 的 应用与展望 白光 LED 的应用 由于白光 LED 具有上述优势，因此在很多领域得到应用： 1)照明领域 白光 LED 具有低能耗、寿命长的优点，而就发光效率而言，现在商业上普遍 60lm/W，已超过白炽灯 (约 15 lm/W)，接近了荧光灯 (约 80 lm/W)。 不久前美国 Lumileds 公司还公布他们的最新 研究成果，其功率型白光 LED 的发光效率已经达到 133 lm/W。 但是由于价格方面的原因，白光 LED 仅仅应用于一些特殊照明领域，离一般的照明还有一段距离。 2)信息平面显示 信息显示是现代生活中一项用途很广泛的领域，证券交易所里的显示板，动态广告牌，河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 18 空港的飞机动态显示，模拟动画，体育场馆、商业、工业和其它行业的大型和超大型全色显示屏的信息显示，都会用到 LED 显示屏，这些都在一定程度满足了现代人对信息显示的需求欲望。 3)景观照明 由于 LED 灯具有低能耗、寿命长、色彩丰富纯正的优点，在景观装饰中，常常选 用各种颜色的 LED，如建筑 (楼宇、路桥、广场等 )设施、草坪灯，幕墙灯等。 4)用作背光源 由于 LED 可以集成化，体积小的特点，有全彩色手机的面板和按键上均需要白光 LED，据估计，全球有近 15 亿只的市场，目前，市场处于供不应求的状态；在显示面板方面，由于 LED 具有高度色度的可调节调性，更是非白光 LED 莫属。 并且在电脑、手持掌上电子产品及汽车、飞机仪表盘等众多领域也可以看到白光 LED 的身影。 5)汽车方面 车用市场是 LED 运用发展最快的市场，主要用于车内的仪表盘、空调、音响等指示灯及内部阅读灯，车外的第三刹车灯 、尾灯、转向灯、侧灯等。 由于 LED 具有寿命长、维护成本低及节省电力的优势，高功率、高亮度的 LED 于汽车市场的应用有相当大的空间。 6)特殊领域的应用 白光 LED 属于固体发光器件，具有高可靠性，重量轻的特点，可以作为防爆灯具，特别是便携式防爆灯具的一种非常理想的电光源，矿业生产中的矿灯。 在军事上还可作为野战、潜水、航天航空所需的特种固体光源。 由于白光 LED 很接近日光 ，所以其能更好地反映出物体的真实颜色，在很多领域得到应用，但由于不能大批量生 产，造成价格昂贵，因 此很难普及。 相信随着技术的发展， 价格将会下降，白光 LED 将会得到普及。 白光 LED 的 展望 白光 LED 的出现，是 LED 从标识功能向照明功能跨出的实质性一步。 白光 LED最接近日光，更能较好地反映照射物体的真实颜色，所以从技术角度看，白光 LED无疑是 LED 最尖端的技术。 目前，白光 LED 已开始进入一些应用领域，应急灯、手电筒、闪光灯等产品相继问世，但是由于价格十分昂贵，故而难以普及。 白光 LED普及的前提是价格下降，而价格下降必须在白光 LED 形成一定市场规模后才有可能。 毫无疑问，两者的融合最终有赖于技术进步。 白光 LED 作为第四代照明光 源，在各国政府和企业的大力支持下，已经取得了很好的成绩，随着器件结构的进步、荧光粉转换效率的提高，使得 LED 照明光源引起了照明领域的广泛的关注，功率型 LED 白光技术将更能适应普通照明的需要，只要 LED 产业能持续这一开发方向，则 LED 固体照明在未来 5 至 10 年内将会取得重大的市场突破。 河北大学工商学院 20xx届本科生毕业论文（设计 ） 19 2 稀土材料的发光原理和制备方法 稀土材料的发光原理 稀土发光材料的选择 一般 来说， 化合物由阴离子和阳离子组合而成。 无机荧光体 之所以具有荧光性质 ，是由于 晶格内的阳离子由具有光学活性的阳离子来取代，而基质材 料不具有光学活性。 有些阳离子能够通过同晶置换进入基质晶格结构和组成，成为激活中心离子。 稀土。