藍綠色矽酸鹽螢光粉之合成及其應用於高演色性白光LED

Translated title of the thesis: The Synthesis of Blue-Green Silicate Phosphors and their Applications in White Light-Emitting Diodes with High CRI Values
  • 龔 軒志

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

為了製作高演色性之白光LED，利用近紫外LED驅動紅綠藍三基色螢光粉為一可行的方式，因此本研究利用固態反應法合成適用近紫外激發之矽酸鹽類 Ba1-xSrxZrSi3O9:Eu2+藍色螢光粉與Ba2MgSi2O7:Eu2+綠色螢光粉。前者螢光粉隨Sr2+摻雜濃度提高放射峰由477位移至483 nm；後者放射峰為508 nm，且熱穩定性T50均大於140oC。在405 nm波段激發下，最佳化之Ba0 5Sr0 4ZrSi3O9:0 1Eu2+及Ba1 94MgSi2O7:0 06Eu2+螢光粉的外部量子效率分別為44 14%與35 64%，由於此兩種螢光粉具有寬廣的激發光譜，在300-420 nm有較強的吸收，皆適合應用在近紫外LED。 其中Ba1-xSrxZrSi3O9:Eu2+螢光粉利用Sr2+取代Ba2+，主體晶格場變強，結晶性變好，更多Eu3+被還原成Eu2+，且摻雜Sr2+會使結構的非對稱性增加，Eu2+之間的能量傳遞被阻礙，可降低其非輻射緩解機率，濃度淬滅點由6mol%提升至10 mol%，發光強度提升34%，反觀以Ca2+取代時，晶格扭曲過大，不易取代主體中Ba2+位置，合成時有雜項產生，發光強度大幅下降；最後以NH4Cl作為助熔劑，可幫助離子擴散與結晶反應之進行，加入8wt% NH4Cl可提升Ba0 5Sr0 4ZrSi3O9:0 1Eu2+藍色螢光粉外部量子效率5%。Ba1 94MgSi2O7:0 06Eu2+綠色螢光粉部分則利用過量Si的摻雜可以補足煆燒時Si的揮發，成?合成出單一結晶相之化合物。 將上述合成藍色與綠色螢光粉搭配氮化物Ca2Si5N8:Eu2+紅色螢光粉封裝在近紫外405 nm LED上，利用遠距式分層塗佈方式，紅色螢光粉在下層，藍色混和綠色螢光粉在上層塗佈結構，藉由調整螢光粉之厚度製作不同色溫之高演色性白光LED，其最佳白光LED之照明效率、C I E座標、色溫、演色性分別為22 21 lm/W、(0 3566 0 3582)、4606 K、93 8。
Date of Award2014 Jul 25
Original languageChinese
SupervisorSheng-Yuan Chu (Supervisor)

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