白光led荧光粉性能研究【字数：8148】
摘 要照明领域中，白炽灯、荧光灯已经远远不能满足大众的需求，白光LED应运而生,而荧光粉又是白光LED制备的核心，研究白光LED用荧光粉意义重大。论文主要介绍了白光LED的发光原理、实现方式、YAG荧光材料的结构、性质等；研究恒流驱动下，钇铝石榴石YAGCe3+荧光粉的性能对白光LED光学性能的影响。通过在氙灯上插入蓝光滤片，将荧光粉放置在灯下，使光源发出的光经由蓝光滤片照射在YAGCe3+黄色荧光粉上，混合成白光，利用吸收光谱、荧光光谱等手段，研究电流变化引起的激发光的变化和发出的光的变化。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题研究背景 1
1.3研究现状 1
1.4论文结构 1
1.5研究内容及意义 2
第二章 半导体白光LED荧光粉概述 3
2.1 半导体白光LED的基本原理和结构 3
2.2白光LED的实现方式 4
2.3 LED主要光学性能参数 6
2.4半导体白光LED荧光粉 7
2.4.1蓝光LED激发的荧光粉 7
2.4.2硫化物基质荧光粉 7
2.4.3氮化物和氮氧化物荧光粉 7
2.4.4紫外LED激发的荧光粉 8
2.5 YAG荧光粉结构与发光原理 8
2.5.1 YAG荧光粉结构 8
2.5.2 YAG荧光粉发光原理 9
第三章 白光LED荧光粉性能的研究 10
3.1实验器件及材料 10
3.2 白光LED荧光粉测试方案概述 13
3.3 实验结果图 15
3.3.1 光谱图 15
3.3.2驱动电流与光谱峰值关系图 17
3.4实验结果 18
第四章 总结与展望 19
4.1总结 19
4.2 展望 19
4.2.1对白光LED未来发展的展望 19
4.2.2 荧光粉的发展展望 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录 24 第一章 绪论
1.1引言
现代社会提倡高质量发展，一切生产活动都要尽可能的做到节能环保。LED闯入大众的视野，它具有高效的光电转换效率和非常长的发光寿命，又满足“绿色照明”节能与环保的要求，享有巨大的发展前景。
1.2课题研究背景
人类文明的历程和光息息相关。日出而作，日落而息，光决定着人们的生产和生活方式。从白炽灯到荧光灯，光源不断完善，人们对照明和环境的要求也越来越高。白炽灯、荧光灯的发光效率低、使用寿命短，加上它们造成的环境污染，研制绿色高效的新型光源迫在眉睫。
就在此时，半导体LED光源闯入了大众视野，它被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
1.3研究现状
白光LED满足现阶段发展的各项要求，成了炙手可热的“香饽饽”。世界各国政府、企业争相研究白光LED光源，都想成为照明领域的领头羊。1960年，第一支人造的LED管问世，至今，国外LED产业已经度过59个年头，发展态势相当不错，日韩美德及荷兰等国纷纷加快产业标准化研发步伐，以便抢占市场，甚至可以说，垄断市场。
我国LED产业发展40多年，产业链初具规模。目前，我国有上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地；长三角、珠三角和闽三角以及北方地区则成为我国LED产业发展的聚集地。我国的LED产业与国外相比，我国LED发展的整体水平还相差了一大截，勉强算是处于发展前期。
1.4论文结构
全文共分五个部分：
第一章：简要描述了课题研究的背景和白光LED国内外的发展现状。
第二章：重点介绍了白光LED和荧光粉的主要知识。
第三章：通过实验，研究YAG黄色荧光粉的性能对白光LED光学性能的影响。
第四章：总结本文所涉及的工作和不足之处，并展望白光LED以后的发展。
1.5研究内容及意义
本次论文主要研究恒流驱动下，钇铝石榴石YAG：Ce3+ 黄色荧光粉的性能对白光LED光学性能的影响。通过在光源氙气灯上插入蓝光滤片，将黄色荧光粉放置在灯下，使光源发出的光经由蓝光滤片照射在YAG：Ce3+ 黄色荧光粉上，混合成白光，利用吸收光谱、荧光光谱等手段，研究电流变化引起的激发光的变化和发出的光的变化。
第二章 半导体白光LED荧光粉概述
2.1 半导体白光LED的基本原理和结构
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）一方面具有二极管整流的功能，单向导电，正偏时导通，反偏时截止；另一方面又具有发光特性，正偏时，P区电位高于N区，电子由N区流向P区，反偏时则相反，空穴由P区流入N区，电子与空穴相复合，从而达到发光的目的。
LED是PN结结构的发光器件，图21是LED的构造图，其内部包括：处于核心地位的LED芯片、有发射碗的阴极杆、阳极杆、楔形支架、引线架和透明环氧树脂封装。
/
图21 LED构造图
LED选用氮化物半导体（即InGaN混晶）作活性（发光）层的量子阱结构，其发光强度超过10坎德拉，量子效率超过20%。而白光LED是由InGaN蓝色LED和荧光体组合成的新型LED，其基本结构包括芯片、荧光粉和外壳，如图22。
/
图22 白光LED基本结构图
2.2白光LED的实现方式
现阶段，能够实现照明用的白光LED常见方案有：
1、红绿蓝三基色LED复合：将红绿蓝三种LED混合组装成一个新的LED，调节这三种颜色的比例合成白光，如图23（a）所示。正常情况下，红、绿、蓝三种颜色的比例是3:6:1。
2、紫外LED+三基色荧光粉：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷红绿蓝三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的波长为370nm380nm的长波紫外光或波长为380nm410m的紫光来激发荧光粉而实现白光发射，如图23（b）所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2课题研究背景 1
1.3研究现状 1
1.4论文结构 1
1.5研究内容及意义 2
第二章 半导体白光LED荧光粉概述 3
2.1 半导体白光LED的基本原理和结构 3
2.2白光LED的实现方式 4
2.3 LED主要光学性能参数 6
2.4半导体白光LED荧光粉 7
2.4.1蓝光LED激发的荧光粉 7
2.4.2硫化物基质荧光粉 7
2.4.3氮化物和氮氧化物荧光粉 7
2.4.4紫外LED激发的荧光粉 8
2.5 YAG荧光粉结构与发光原理 8
2.5.1 YAG荧光粉结构 8
2.5.2 YAG荧光粉发光原理 9
第三章 白光LED荧光粉性能的研究 10
3.1实验器件及材料 10
3.2 白光LED荧光粉测试方案概述 13
3.3 实验结果图 15
3.3.1 光谱图 15
3.3.2驱动电流与光谱峰值关系图 17
3.4实验结果 18
第四章 总结与展望 19
4.1总结 19
4.2 展望 19
4.2.1对白光LED未来发展的展望 19
4.2.2 荧光粉的发展展望 20
结束语 21
致 谢 22
参考文献 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
附录 24 第一章 绪论
1.1引言
现代社会提倡高质量发展，一切生产活动都要尽可能的做到节能环保。LED闯入大众的视野，它具有高效的光电转换效率和非常长的发光寿命，又满足“绿色照明”节能与环保的要求，享有巨大的发展前景。
1.2课题研究背景
人类文明的历程和光息息相关。日出而作，日落而息，光决定着人们的生产和生活方式。从白炽灯到荧光灯，光源不断完善，人们对照明和环境的要求也越来越高。白炽灯、荧光灯的发光效率低、使用寿命短，加上它们造成的环境污染，研制绿色高效的新型光源迫在眉睫。
就在此时，半导体LED光源闯入了大众视野，它被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
1.3研究现状
白光LED满足现阶段发展的各项要求，成了炙手可热的“香饽饽”。世界各国政府、企业争相研究白光LED光源，都想成为照明领域的领头羊。1960年，第一支人造的LED管问世，至今，国外LED产业已经度过59个年头，发展态势相当不错，日韩美德及荷兰等国纷纷加快产业标准化研发步伐，以便抢占市场，甚至可以说，垄断市场。
我国LED产业发展40多年，产业链初具规模。目前，我国有上海、大连、南昌、厦门、深圳、扬州和石家庄7个国家半导体照明工程产业化基地；长三角、珠三角和闽三角以及北方地区则成为我国LED产业发展的聚集地。我国的LED产业与国外相比，我国LED发展的整体水平还相差了一大截，勉强算是处于发展前期。
1.4论文结构
全文共分五个部分：
第一章：简要描述了课题研究的背景和白光LED国内外的发展现状。
第二章：重点介绍了白光LED和荧光粉的主要知识。
第三章：通过实验，研究YAG黄色荧光粉的性能对白光LED光学性能的影响。
第四章：总结本文所涉及的工作和不足之处，并展望白光LED以后的发展。
1.5研究内容及意义
本次论文主要研究恒流驱动下，钇铝石榴石YAG：Ce3+ 黄色荧光粉的性能对白光LED光学性能的影响。通过在光源氙气灯上插入蓝光滤片，将黄色荧光粉放置在灯下，使光源发出的光经由蓝光滤片照射在YAG：Ce3+ 黄色荧光粉上，混合成白光，利用吸收光谱、荧光光谱等手段，研究电流变化引起的激发光的变化和发出的光的变化。
第二章 半导体白光LED荧光粉概述
2.1 半导体白光LED的基本原理和结构
发光二极管（Light Emitting Diode，LED）一方面具有二极管整流的功能，单向导电，正偏时导通，反偏时截止；另一方面又具有发光特性，正偏时，P区电位高于N区，电子由N区流向P区，反偏时则相反，空穴由P区流入N区，电子与空穴相复合，从而达到发光的目的。
LED是PN结结构的发光器件，图21是LED的构造图，其内部包括：处于核心地位的LED芯片、有发射碗的阴极杆、阳极杆、楔形支架、引线架和透明环氧树脂封装。
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图21 LED构造图
LED选用氮化物半导体（即InGaN混晶）作活性（发光）层的量子阱结构，其发光强度超过10坎德拉，量子效率超过20%。而白光LED是由InGaN蓝色LED和荧光体组合成的新型LED，其基本结构包括芯片、荧光粉和外壳，如图22。
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图22 白光LED基本结构图
2.2白光LED的实现方式
现阶段，能够实现照明用的白光LED常见方案有：
1、红绿蓝三基色LED复合：将红绿蓝三种LED混合组装成一个新的LED，调节这三种颜色的比例合成白光，如图23（a）所示。正常情况下，红、绿、蓝三种颜色的比例是3:6:1。
2、紫外LED+三基色荧光粉：在紫光或紫外光LED芯片上涂敷红绿蓝三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的波长为370nm380nm的长波紫外光或波长为380nm410m的紫光来激发荧光粉而实现白光发射，如图23（b）所示。
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