用于红蓝光LED面光源的荧光体热稳定性及其界面光学性质

摘要

以LED(light-emitting diodes)为代表的半导体固态照明技术呈现高速发展趋势，其中热光衰以及出光的均匀性仍然是要解决的几大问题之一。
　　本学位论文研究用于红蓝光LED面光源特种照明的(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+荧光材料的热稳定性与构筑的复合发光体涉及的界面规律。在对比测评荧光材料(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+热猝灭性能的基础上，提出了能够有效解决荧光材料热猝灭问题的远程荧光体方案，对其发光和光与荧光颗粒之间的相互作用进行了重点研究。本论文取得如下几个方面的成果:
　　1.分析了能够同步发射660 nm红光和430 nm蓝光的(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+荧光材料的稳定性能。在360 nm的激发光下的热猝灭性质测试观察到，660 nm的红光和430nm的蓝光的发光强度都会随着温度的升高而下降，出现热猝灭现象。蓝光发射强度值达到初始值一半时的温度(T0.5)为134℃，红光发射则高于200℃;随温度升高，蓝光峰位不变，红光峰位蓝移且发射呈非对称特征，指示借助于Eu2+通过基质品格能量传递的发射红光的Mn2+在基质晶格中很可能是多格点占据的热猝灭。
　　2.获得了决定荧光粉热性能不同基质的化学键类型与热猝灭的关系。基于Si-O键的(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+，对比评价了基于Al-O键的YAG∶ Ce3+荧光材料的热性能。实验观察到，温度升高时，发光强度下降，同时最强峰位置出现了红移，这仍归因于温度相关的品格中电子-光子的相互作用。对于基于Si-N键的Sr2Si5N8∶ Eu2+荧光材料，随着温度的升高，其发光强度不断下降，最强峰位置出现了蓝移。半高宽(FWHM)则先变大，后变小，在80℃时达到最大，为117 nm。对不同化学键类型荧光材料的热稳定性能比较发现，不同的化学键类型仅仅为稀土离子提供了一种整体的晶体环境荧光材料的热稳定性能的优劣需要根据化学键构成的基本结构和稀土离子所处环境的刚性条件综合分析判断。
　　3.初步解析了由(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+发光颗粒和用这些发光颗粒构筑的玻璃衬底覆层发光面光源涉及的界面光学性质。对于荧光层中(Ba，Sr)3MgSi2O8∶ Eu2+，Mn2+的单颗粒界面，用米氏散射理论解析了光子、颗粒之间的相互作用，采用消光系数来评价入射光子的捕集效果，认为当粒子尺度和入射波长相近时，得到最大的消光系数，随着颗粒尺度不断的增大，消光系数将趋于2。对于发光面光源与异质界面以及空气之间的界面，采用朗伯特定律近似分析得到随着光折射角的余弦值的减小而减小，即随着折射角的增大而减小。
　　本论文研究结果深化用于红蓝光LED面光源的稀土含镁硅酸盐基质荧光颗粒的热性能的认识和提高这种红蓝光发光面光源的发光效率具有参考意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 固态照明基础及发展

1．1．1 LED固态照明

1．1．2 LED发光原理

1．2 白光LED用荧光材料的特点及其热稳定性

1．2．1 白光LED

1．2．2 白光LED用荧光材料

1．2．3 温度对荧光材料性能的影响

1．3 LED远程荧光体

1．3．1 OLED固态光源

1．3．2 LED远程荧光体的热稳定性

1．4 具有光合作用光谱的远程荧光体

1．4．1 光合作用光谱

1．4．2 可实现光合作用光谱的方式

1．4．3 具有光合作用光谱的远程荧光体

1．5 本论文研究的内容

第二章 理论分析

2．1 荧光材料的热稳定性理论分析

2．2 远程荧光体及其界面光学性质

2．2．1 远程荧光体的概念及其特点

2．2．2 远程荧光体的界面光学性质

2．3 本章小结

第三章 实验部分

3．1 高温固相法制备

3．2 高温微波法制备

3．3 丝网印刷方法制备

3．4 表征方法

第四章 基于基质不同化学键的荧光材料的热稳定性

4．1 前言

4．2 紫外激发硅酸盐材料(Ba，Sr)3MgSi2O8：Eu2+，Mn2+的热稳定性评价

4．2．1 (Ba，Sr)3MgSi2o8：Eu2+，Mn2+的发光性质

4．2．2 发光材料(Ba，Sr)3MgSi2O8：Eu2+，Mn2+的能量传递

4．2．3 发光材料(Ba，Sr)3MgSi2O8：Eu2+，Mn2+的热稳定性讨论

4．3 其它基质化学键的荧光材料的热稳定性

4．3．1 白光LED用YAG荧光材料的热稳定性评价

4．3．2 红光Sr2Si5N8：Eu2+荧光材料的热稳定性评价

4．3．3 不同化学键荧光材料的热稳定性对比评价

4．4 本章小结

第五章 同步红蓝光远程荧光体界面的光学性质

5．1 前言

5．2 试验

5．3 远程薄膜／玻璃转光系统中光与颗粒的相互作用

5．3．1 远程薄膜／玻璃转光系统发光性能分析

5．3．2 远程面发光体中光与颗粒的相互作用

5．4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢