用于白色发光的微晶玻璃荧光体性能研究
用于白色发光的微晶玻璃荧光体性能研究[20200408102454]
摘 要
全球的资源正在逐渐减少，环境也变得恶劣，人类的生存正在接受考验。因为这些，材料领域的研究重点围绕节能这个方向。白色发光二极管与其他照明光源相比，拥有许多优点，比如它的功耗比较低，能够保护环境，非常可靠，工作时间很长。人们把它当第四代绿色照明光源，它已经进入了人们生活的，而且涉及到许多方面。白光LED的实现方式：一种应用是包含蓝，红，绿稀土荧光体的三种窄的发射光谱带的日光灯；另一种是白色发光二极管，它是由蓝色发光二极管和商业上可利用的黄色荧光体组成。白光发光二极管需要使用一些荧光粉，比如YAG荧光粉。所以，白光发光二极管的性能好坏与YAG的性能有密切的联系。
这里本人介绍了发光二极管的一些基本情况：例如它的发展历史，应用领域，前景以及出现的一些问题，也说明了YAG荧光粉的一些情况。进行实验，分析了YAG荧光粉的性能，是为了提高它的制作技术，提高它的生产效率，从而提高白色发光二极管的性能。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:资源白色发光二极管发光性能YAG荧光粉
目 录
1. 绪论 4
1.1引言 5
1.1.1 白色发光二极管 6
1.1.2 发光二极管的发展历史 7
1.1.3 发光二极管的应用 7
1.1.4 白色发光二极管的前景 8
1.2 论文简介 9
1.2.1 论文的研究目的 9
1.2.2 论文主要内容 9
2.用于白色发光二极管的荧光粉 10
2.1 YAG荧光粉合成方法的介绍 10
2.2 YAG荧光粉的性质 10
2.3 YAG荧光粉的结构特点 11
2.4 YAG荧光粉存在的问题 11
3. 对YAG:Ce纳米晶玻璃发光性能的研究 13
3.1实验方法 13
3.2 Ce浓度对发射强度的影响 13
3.3 加入Gd之后的变化 13
3.4发光光谱 15
4. 对YAG:Ce透明陶瓷发光性能的研究 16
4.1 实验 15
4.2 YAG透明陶瓷的透射率 16
4.3 光学特性与电流的关系 16
4.4 结论 17
5. 小结 18
参考文献 19
致 谢 20
1. 绪论
1.1引言
人类探索和研制固体发光光源已经经历了很长的时间，在发光材料不断研制出来的情况下，开发半导体的工艺也在不断的进步。1998年白光发光二极管问世，得到了人们广泛的关注，并且投入到工业化的生产过程中，白色发光二极管是在白炽灯、荧光灯、HID灯之后的第四代照明光源，吸引了众多的眼球[1]。
据全球电力的统计，我国用电占所有电量的13％左右，欧美等发达国家用电占所有的21％以上。白炽灯，荧光灯等照明光源存在高能耗，低效率，污染环境的问题，在能源危机和能源节约和环境保护的新光源的压力下，国家需要发展绿色节能的新能源。20世纪末出来的LED的发光不依靠灯丝发热，具备环保、低能耗、低产热、长的寿命和体积小等长处已成为人们关注的一个热点话题。现在白光LED大部分用于显示和显示照明，景观照明，交通灯，汽车灯，小尺寸背光灯。在2008年，全球的LED生产的总值大概3000亿人民币，在世界上处于一个高速发展时期。高亮度白光LED在照明市场的预测有很大的潜力，将来的20年内白光LED照明将可能取代其它照明设备，成为第四代照明光源[2][3]。
发光二极管（LED）是在半导体p-n 结处加上正向电流时能够发光的一种器件。 我们利用不一样的荧光粉来封装二极管,这样可以做到从暖白色到普通白色、冷白色到日光色的不一样色温与不一样色坐标的调整, 而且能够应用到不同的场合, 发光二极管被人们当做是以后照明光源的重要器件, 很有可能占据传统光源地位，从而取代它。当下WLED在技术已经成熟，而且已经商业化生产了, 小功率的W-LED 灯已经有30-50 lm/W 的光效, 它已经大大超过了白炽灯的光效, 在不断靠近荧光灯的光效[4]。
白色发光二极管拥有很多的优点：使用时间长、节约能源、能够调光控制、不怕振动等，并且白色发光二极管拥有相近于于白炽灯的光色，拥有宽广的色温度。它与荧光灯相比小型、不重，能够比较自由的进行商品设计。白色发光二极管发出的光是冷光，这种光没有热辐射，当用手碰灯具无时没有热感，能够安全的生产，工作时间非常长，当白色发光二极管和灯具固定装置放在一起时基本上不会有废弃现象。我们猜测白色发光二极管有可能会用来替代白炽灯，成为下一代绿色照明光源[5]。
最近，稀土阳离子的强烈发射光也被应用在白色发光装置上。一种应用是包含蓝，红，绿稀土磷光体的三种窄的发射光谱带的日光灯；另一种是白色发光二极管，它是由蓝色发光二极管和商业上可利用的黄色磷光体组成。然而，这些包含强烈发射光谱带的白色发光装置比传统的宽带发射装置拥有更低的颜色表现。因为未来对稀土材料的稳定需求具有不确定性，科学家们正在认真的研究它[6][7]。
研究人员关注能用于白色日光灯的稀土荧光体。因为白光具有多种波长，我们期望能通过稀土磷光体来获得白色发光[8]。
在研究中，将ns2样式的发射中心作为催化剂。由于 ns2发射中心在最外层有一个电子，因此电场将很大的影响发射。考虑到非晶形和晶形玻璃的位置分布，这种形式的发射中心适合非晶形玻璃。最近，作者报道非晶形SnO-ZnO-P2O5低熔点玻璃的最高量子效率。通过熔融淬火法，氧化玻璃显示出基于SnO数目的白到蓝的发射光。很著名的是没有包含稀土阳离子的透明氧化玻璃显示出能够与MgWO4磷酸盐玻璃相当的高紫外线激发，并且在没有稀土阳离子的玻璃中，这是最大的效率。这种显著的额发射光是由Sn2+带来的，这是最常见且无害的ns2样式。此外，当温度在一个特定的区间，经过热处理的玻璃的发光性能不会改变。这表明获得玻璃适合于用做LED密封材料的低熔点玻璃。发现发射光来源于不含稀土阳离子的透明非晶形材料是一件很著名的事情。由于含有稀土阳离子的晶体磷光体或非晶体玻璃中含有大量的荧光材料，稀土非晶形玻璃的荧光性能在不久的将来将会得到广泛的关注。由于先前的玻璃显示了显著的蓝色发光，我们希望通过增加Mn2+的数目来获得白色发光，这相似于掺杂Sb3+,Mn2+的磷酸盐玻璃。在目前的研究中，通过改变玻璃中的化学合成物来检查发光行为[9-11]。
1.1.1 白色发光二极管
白光LED拥有GaN 系LED的一些特点：使用时间长、节约能源、具有良好的稳定性、光照可以控制、不怕剧烈的振动、在较低的电压下也可以实现驱动，并且拥有可以与白炽灯相一致的光色，能够达到比较广阔的颜色温度。它发出的光是冷光所以没有热辐射，手触摸灯具没有热感，安全可靠，工作时间可以达到几万小时，在与灯具固定装置放在一起时很少有废弃现象。人们猜测白色LED的发光效率有可能在现有的基础上，光效有可能实现21-102lm/W，将会发展成为绿色照明光源，并且会取代白炽灯和荧光灯。
发光二极管（LED）是一种半导体器件，当我们在p-n 结处加上正向电流时，它能够发出可见光、红外光或紫外光。大部分的化合物半导体的发光材料是W,III-V族的。这里介绍的白色发光二极管拥有特殊结构，在III-V族的InGaN-LED芯片的四周加上YAG为主体的荧光粉层，这就是白色发光二极管。
1.1.2 发光二极管的发展历史
利用半导体的p．n结思想产生的LED光源在1968年诞生，它是全球第一个这样的二极管。这种半导体的材料是GaAsP，能够产生红光。到了1970年，人类引入了一些其他元素，使得发光能够从红色到黄绿色，因此，这种LED器件因也陆续的被生产出来。1980年左右，能够发出红光、黄光的LED器件也相继被生产出来了。大概到了1990年，有两种刚研制出来的LED器件一发红光、黄光的GaAIInP与发绿光、蓝光的GaInN研制成功。日本日亚公司在l993年第一个在蓝色GaN LED技术上实现超越，然后迅速的将它投入到工业化的生产中。1996年，该公司又第一个开发出在蓝色InGaN LED芯片上加上YAG荧光粉从而能够很好工作的白色发光二极管。该公司是将lnGaN芯片和YAG荧光粉封装在一起，从而制备成该种白色发光二极管。在这种二极管接上电源时，InGaN芯片发出蓝光，因此YAG荧光粉会受到这种蓝光的激发，从而发出黄光，发出的黄光会和过多的蓝光结合，这样就形成了白光。到了1998年，白色发光二极管已经能够进行工业化生产了，并很快的攻陷了照明市场，吸引了很多认识的注意，以后的时间里LED经历了快速的发展[12]。
摘 要
全球的资源正在逐渐减少，环境也变得恶劣，人类的生存正在接受考验。因为这些，材料领域的研究重点围绕节能这个方向。白色发光二极管与其他照明光源相比，拥有许多优点，比如它的功耗比较低，能够保护环境，非常可靠，工作时间很长。人们把它当第四代绿色照明光源，它已经进入了人们生活的，而且涉及到许多方面。白光LED的实现方式：一种应用是包含蓝，红，绿稀土荧光体的三种窄的发射光谱带的日光灯；另一种是白色发光二极管，它是由蓝色发光二极管和商业上可利用的黄色荧光体组成。白光发光二极管需要使用一些荧光粉，比如YAG荧光粉。所以，白光发光二极管的性能好坏与YAG的性能有密切的联系。
这里本人介绍了发光二极管的一些基本情况：例如它的发展历史，应用领域，前景以及出现的一些问题，也说明了YAG荧光粉的一些情况。进行实验，分析了YAG荧光粉的性能，是为了提高它的制作技术，提高它的生产效率，从而提高白色发光二极管的性能。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:资源白色发光二极管发光性能YAG荧光粉
目 录
1. 绪论 4
1.1引言 5
1.1.1 白色发光二极管 6
1.1.2 发光二极管的发展历史 7
1.1.3 发光二极管的应用 7
1.1.4 白色发光二极管的前景 8
1.2 论文简介 9
1.2.1 论文的研究目的 9
1.2.2 论文主要内容 9
2.用于白色发光二极管的荧光粉 10
2.1 YAG荧光粉合成方法的介绍 10
2.2 YAG荧光粉的性质 10
2.3 YAG荧光粉的结构特点 11
2.4 YAG荧光粉存在的问题 11
3. 对YAG:Ce纳米晶玻璃发光性能的研究 13
3.1实验方法 13
3.2 Ce浓度对发射强度的影响 13
3.3 加入Gd之后的变化 13
3.4发光光谱 15
4. 对YAG:Ce透明陶瓷发光性能的研究 16
4.1 实验 15
4.2 YAG透明陶瓷的透射率 16
4.3 光学特性与电流的关系 16
4.4 结论 17
5. 小结 18
参考文献 19
致 谢 20
1. 绪论
1.1引言
人类探索和研制固体发光光源已经经历了很长的时间，在发光材料不断研制出来的情况下，开发半导体的工艺也在不断的进步。1998年白光发光二极管问世，得到了人们广泛的关注，并且投入到工业化的生产过程中，白色发光二极管是在白炽灯、荧光灯、HID灯之后的第四代照明光源，吸引了众多的眼球[1]。
据全球电力的统计，我国用电占所有电量的13％左右，欧美等发达国家用电占所有的21％以上。白炽灯，荧光灯等照明光源存在高能耗，低效率，污染环境的问题，在能源危机和能源节约和环境保护的新光源的压力下，国家需要发展绿色节能的新能源。20世纪末出来的LED的发光不依靠灯丝发热，具备环保、低能耗、低产热、长的寿命和体积小等长处已成为人们关注的一个热点话题。现在白光LED大部分用于显示和显示照明，景观照明，交通灯，汽车灯，小尺寸背光灯。在2008年，全球的LED生产的总值大概3000亿人民币，在世界上处于一个高速发展时期。高亮度白光LED在照明市场的预测有很大的潜力，将来的20年内白光LED照明将可能取代其它照明设备，成为第四代照明光源[2][3]。
发光二极管（LED）是在半导体p-n 结处加上正向电流时能够发光的一种器件。 我们利用不一样的荧光粉来封装二极管,这样可以做到从暖白色到普通白色、冷白色到日光色的不一样色温与不一样色坐标的调整, 而且能够应用到不同的场合, 发光二极管被人们当做是以后照明光源的重要器件, 很有可能占据传统光源地位，从而取代它。当下WLED在技术已经成熟，而且已经商业化生产了, 小功率的W-LED 灯已经有30-50 lm/W 的光效, 它已经大大超过了白炽灯的光效, 在不断靠近荧光灯的光效[4]。
白色发光二极管拥有很多的优点：使用时间长、节约能源、能够调光控制、不怕振动等，并且白色发光二极管拥有相近于于白炽灯的光色，拥有宽广的色温度。它与荧光灯相比小型、不重，能够比较自由的进行商品设计。白色发光二极管发出的光是冷光，这种光没有热辐射，当用手碰灯具无时没有热感，能够安全的生产，工作时间非常长，当白色发光二极管和灯具固定装置放在一起时基本上不会有废弃现象。我们猜测白色发光二极管有可能会用来替代白炽灯，成为下一代绿色照明光源[5]。
最近，稀土阳离子的强烈发射光也被应用在白色发光装置上。一种应用是包含蓝，红，绿稀土磷光体的三种窄的发射光谱带的日光灯；另一种是白色发光二极管，它是由蓝色发光二极管和商业上可利用的黄色磷光体组成。然而，这些包含强烈发射光谱带的白色发光装置比传统的宽带发射装置拥有更低的颜色表现。因为未来对稀土材料的稳定需求具有不确定性，科学家们正在认真的研究它[6][7]。
研究人员关注能用于白色日光灯的稀土荧光体。因为白光具有多种波长，我们期望能通过稀土磷光体来获得白色发光[8]。
在研究中，将ns2样式的发射中心作为催化剂。由于 ns2发射中心在最外层有一个电子，因此电场将很大的影响发射。考虑到非晶形和晶形玻璃的位置分布，这种形式的发射中心适合非晶形玻璃。最近，作者报道非晶形SnO-ZnO-P2O5低熔点玻璃的最高量子效率。通过熔融淬火法，氧化玻璃显示出基于SnO数目的白到蓝的发射光。很著名的是没有包含稀土阳离子的透明氧化玻璃显示出能够与MgWO4磷酸盐玻璃相当的高紫外线激发，并且在没有稀土阳离子的玻璃中，这是最大的效率。这种显著的额发射光是由Sn2+带来的，这是最常见且无害的ns2样式。此外，当温度在一个特定的区间，经过热处理的玻璃的发光性能不会改变。这表明获得玻璃适合于用做LED密封材料的低熔点玻璃。发现发射光来源于不含稀土阳离子的透明非晶形材料是一件很著名的事情。由于含有稀土阳离子的晶体磷光体或非晶体玻璃中含有大量的荧光材料，稀土非晶形玻璃的荧光性能在不久的将来将会得到广泛的关注。由于先前的玻璃显示了显著的蓝色发光，我们希望通过增加Mn2+的数目来获得白色发光，这相似于掺杂Sb3+,Mn2+的磷酸盐玻璃。在目前的研究中，通过改变玻璃中的化学合成物来检查发光行为[9-11]。
1.1.1 白色发光二极管
白光LED拥有GaN 系LED的一些特点：使用时间长、节约能源、具有良好的稳定性、光照可以控制、不怕剧烈的振动、在较低的电压下也可以实现驱动，并且拥有可以与白炽灯相一致的光色，能够达到比较广阔的颜色温度。它发出的光是冷光所以没有热辐射，手触摸灯具没有热感，安全可靠，工作时间可以达到几万小时，在与灯具固定装置放在一起时很少有废弃现象。人们猜测白色LED的发光效率有可能在现有的基础上，光效有可能实现21-102lm/W，将会发展成为绿色照明光源，并且会取代白炽灯和荧光灯。
发光二极管（LED）是一种半导体器件，当我们在p-n 结处加上正向电流时，它能够发出可见光、红外光或紫外光。大部分的化合物半导体的发光材料是W,III-V族的。这里介绍的白色发光二极管拥有特殊结构，在III-V族的InGaN-LED芯片的四周加上YAG为主体的荧光粉层，这就是白色发光二极管。
1.1.2 发光二极管的发展历史
利用半导体的p．n结思想产生的LED光源在1968年诞生，它是全球第一个这样的二极管。这种半导体的材料是GaAsP，能够产生红光。到了1970年，人类引入了一些其他元素，使得发光能够从红色到黄绿色，因此，这种LED器件因也陆续的被生产出来。1980年左右，能够发出红光、黄光的LED器件也相继被生产出来了。大概到了1990年，有两种刚研制出来的LED器件一发红光、黄光的GaAIInP与发绿光、蓝光的GaInN研制成功。日本日亚公司在l993年第一个在蓝色GaN LED技术上实现超越，然后迅速的将它投入到工业化的生产中。1996年，该公司又第一个开发出在蓝色InGaN LED芯片上加上YAG荧光粉从而能够很好工作的白色发光二极管。该公司是将lnGaN芯片和YAG荧光粉封装在一起，从而制备成该种白色发光二极管。在这种二极管接上电源时，InGaN芯片发出蓝光，因此YAG荧光粉会受到这种蓝光的激发，从而发出黄光，发出的黄光会和过多的蓝光结合，这样就形成了白光。到了1998年，白色发光二极管已经能够进行工业化生产了，并很快的攻陷了照明市场，吸引了很多认识的注意，以后的时间里LED经历了快速的发展[12]。
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