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摘 要

LED固体照明因其节能环保、体积小及使用寿命长等特点，被誉为新一代绿色照明光源。作为LED器件重要组成部分，荧光粉发光性质的研究目前已越来越被收到关注。其中，以磷酸盐为基质的发光材料因其化学性质稳定、合成温度较低、制备简单、发光效率高等特点，成为红色荧光粉基质的重要选择之一。因此，研究Eu³ 激活的磷酸盐荧光粉的发光性质不但有科研方面的重要意义，而且在实际应用方面也存在巨大价值。本文采用固相法合成了Ca₁₀Li(PO₄)₇:Eu³ 系列荧光粉，并对其发光性质进行了研究。

关键词：LED，Ca₁₀Li(PO₄)₇:Eu³ ，荧光粉，发光性质

Abstract: LED solid state lighting because of their characteristics of energy saving and environmental protection, small volume and long service life, known as a new generation of green lighting source. As an important part of the LED device, luminescent properties of phosphor has increasingly received attention. Among them, with phosphate as luminescent materials because of its stable chemical property, the synthesis temperature is low, simple preparation, high luminous efficiency, become one of the important choice of red fluorescent powder matrix. Therefore, the luminescence properties of phosphate phosphor of Eu³ activated not only has important significance for scientific research, there is great value in practical application. In this paper, Ca₁₀Li(PO₄)₇:Eu³ was synthesized by solid state reaction method series fluorescent powder, and the luminescent properties were studied.

Keywords: LED, Ca₁₀Li(PO₄)₇: Eu³ , Phosphor, Luminescent properties

目录

1 前言 4

1.1 LED的研究背景 4

1.2 LED的结构 4

1.3 LED的发光机理 4

1.3.1 固体发光 5

1.4 LED的应用 5

1.5 LED的优势以及目前的缺陷 5

1.5.1 优势 5

1.5.2 缺陷 6

1.6 LED发展前景 6

1.7 LED实现白光的方式 6

1.7.1 蓝光芯片和黄色荧光粉相复合 6

1.7.2 近紫外芯片和红绿蓝三基色荧光粉相复合 6

1.8 荧光粉的研究背景及发光原理 7

1.9 稀土三基色荧光粉 7

1.9.1 国内外情形 7

1.9.2 稀土发光材料在白光LED照明中的应用 7

1.9.3 稀土发光材料在探测方面的应用 8

2 实验部分 8

2.1 固相法 8

2.1.1 固相法的概念 8

2.1.2 固相法优缺点 8

2.2 本实验的制备过程 9

2.3 实验仪器 9

3 实验结果与讨论 9

3.1 物相分析 9

3.2 发光性质研究 10

结 论 12

参考文献 13

致 谢 14

1 前言

1.1 LED的研究背景

在整个人类历史上，人类已经经历了一场火灾，白炽灯，荧光灯的照明时间。而LED（发光二极管）的开发与研究又孕育了新一代的照明革命。

随着国家半导体照明材料工程的启动，国家给予的大量经费支持，再加上我国存在丰富的稀土元素，相关技术的建立，LED正在呈现蓬勃发展的趋势，而且LED体积小，耐振动，反应速度快，寿命长，防水，污染小，LED在未来可能成为替代荧光灯和白炽灯的重要绿色光源。

1.2 LED的结构

LED 主要由支架，银胶，晶片，金线，环氧树脂五种物料成。

图1 LED结构图

①支架起着导电和支撑的作用；

②银胶起着固定晶片和导电的作用；

③晶片是LED的重要组成材料；

④金线起着连接晶片和支架的作用，并使其导通；

⑤环氧树脂起着保护LED的作用，并可微微改变发光二极管的颜色。

其中，LED器件产生发光的核心部分是由LED芯片和涂覆在上面的荧光粉材料组成，而荧光粉的发光性质尤其决定了LED器件的发光性能，这是新的LED的红色荧光粉的发展的主要原因。

1.3 LED的发光机理

LED由p型，n型半导体组成。在P—N结附近，多数和少数载流子的重组将多余的能量释放出来，它转换为电能，而且还通过二极管的正向电流的发光二极管更大，更明亮。

图2 LED发光机理图

1.3.1 固体发光

固态照明是指固体外部因素影响到能量的吸收到一个物理现象的能量下。外部因素主要包括光，电场，电子束和X射线。发光材料的作用称为激发。通常在激励方式，发光现象分为光致发光，电致发光，发光和辐射发射^[1]。稀土离子的发光属于固体发光，在外界作用下，由于光或电吸收材料，能够激发态跃迁。依据量子力学的基本原理，激发态都是不稳定的，物质最终是要回到能量较低的状态（即基态）。在此过程中，物质所拥有的能量比基态多。如果表格发出光线，我们称这个过程为光，然后调用为发光材料。

1.4 LED的应用

火发生后，为白炽灯的第四代光源，荧光灯，LED以其体积小，耐振动，响应速度快，寿命长，低污染，防水，特性，逐步在城市的建设中发挥巨大的作用，比如建筑物外观照明，景观照明，标识和指式性照明，室内照明，植物照明等方面。由于LED光源的显著优点以及白光LED技术的日渐成熟，LED的应用具有广阔的前景，对响应国家的号召建造节约型社会具有战略性意义。

1.5 LED的优势以及目前的缺陷

1.5.1 优势

①节能：LED的合理设计能够大大解决传统光源依靠发射解决二次取光和以及光消耗问题，

②制造和维护成本低：理论上，大功率LED的使用寿命为10年左右，相较于大约只能使用一年半的传统高压钠灯，所以维护的成本大大降低了。和LED灯除了成本比高压钠灯是昂贵的，其他方面都比高压钠灯要好得多。

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