泰兆研究報告 - 北京大學教務部

1、235CeCe3＋激活熒光材料發(fā)光光譜峰形與發(fā)光中心結構的關系的研究激活熒光材料發(fā)光光譜峰形與發(fā)光中心結構的關系的研究化學與分子工程學院99級傅丹摘要本論文主要研究了以下三個方面的內容：1.藍色熒光粉光譜特征對三基色熒光燈性能影響的模擬計算。通過計算機模擬的色度學計算表明，藍粉的波長在455nm時，三基色燈的發(fā)光效率最高，而發(fā)光峰值波長在470nm時，三基色燈的顯色指數最佳。藍色熒光粉發(fā)光峰帶寬的增加使發(fā)光效率下降，而顯色指數提高。提高

2、三基色熒光燈性能的根本途徑是提高藍粉的發(fā)光效率，而不是靠移動藍粉發(fā)光峰的位置。2.Ce3激活熒光材料發(fā)射光譜峰形與發(fā)光中心結構關系的研究。我們主要研究了熒光粉Y2SiO5:Ce3，實驗表明，熒光粉Y2SiO5:Ce3的發(fā)射光譜不能由兩個高斯峰擬合得到，而用四個擬合則比較合適。我們猜想這是由于Ce3在Y2SiO5中占有兩個不同位置，從而有兩個發(fā)光中心引起的，并用Rietveld方法對(Y1xCex)2SiO5進行結構精修。由于Ce含量很低

3、，很難得出Ce的在晶格中的確切位置說明此方法應用范圍很有限。在Y2SiO5:Ce3的電子順磁共振(EPR)研究中，由于EPR儀器的頻率不夠高，也難以分辨出Ce的兩個位置。3.Bi3激活的藍色熒光粉Y2GeO5－Gd2GeO5體系發(fā)光性質的研究。在Y2GeO5:Bi3中摻不同含量的Gd，Sc，La，Lu的發(fā)射光譜表明，光譜位置基本沒有發(fā)生移動，而強度有所下降，當摻雜量超出固溶區(qū)范圍時，則顯示為兩套光譜的重疊。Gd2GeO5:Bi3中摻雜S

4、c，La，Lu時現象類似摻Y時強度有所提高，當(Gd1xYx)2GeO5:Bi3中Y含量為3％時，發(fā)光強度最大。一.藍色熒光粉光譜特征對三基色熒光燈性能影響的模擬計算。（一）.前言三基色熒光燈以其高效節(jié)能的優(yōu)勢已得到廣泛應用，但關于三基色熒光燈粉的優(yōu)化工作仍在進行，以期望進一步提高熒光燈的性能。目前的三基色熒光燈中，藍粉用量較少(10%)，由于其發(fā)光峰位置處于人眼視見函數的不敏感區(qū)，對熒光燈總發(fā)光效率的貢獻較小。但高效的的藍粉可以減少其

5、本身在混合粉中的比例，從而增加綠粉和紅粉的比例，使燈的發(fā)光效率提高。在現在普遍應用的三基色粉中，大多數藍粉是以Eu2＋為激活劑。Eu2＋的發(fā)光是5d→4f躍遷引起的，而5d能級受晶體場影響較大，使Eu2＋的發(fā)射光譜為帶狀光譜，并且晶體場的強弱不同會使發(fā)光峰的位置和帶寬在一定范圍變化。本研究試圖通過理論上的計算給出藍粉發(fā)光峰波長和帶寬的變化對三基色熒光燈發(fā)光效率和顯色指數帶來的影響①。（二）.計算原理在本研究中我們模擬了如下三基色粉混合成

6、6500K色溫熒光燈：分子式發(fā)光顏色色坐標x色坐標yY2O3:Eu3紅色0.6290.359237化。我們用Y值變化的相對值來衡量熒光燈光效的變化，同時按照CIE1974年推薦方法計算熒光燈的顯色指數的變化情況來衡量光源的顯色性。（三）.計算結果與討論1藍粉發(fā)光峰帶寬和峰高不變峰值波長移動對三基色熒光燈性能的影響藍粉發(fā)光峰帶寬和峰高不變，峰值波長移動時，藍粉的量子效率恒定。我們考察半峰寬為50nm的藍粉發(fā)光峰值波長從400nm移動至50

7、0nm的情況。此時，波長移向人眼視見函數敏感的區(qū)域，單個藍粉的顏色三刺激值Y（即發(fā)光亮度）增強。從圖1可以看出，在455nm之前熒光燈光效隨藍粉的波長增加而增加；455nm之后，熒光燈光效隨藍粉波長的增加而下降。當藍粉發(fā)光峰波長為455nm時，熒光燈的光效為最佳，這正是通常三基色熒光燈中藍粉的發(fā)光峰波長。從顯色指數的角度考慮，藍粉發(fā)光峰最佳位置出現在470nm處，而不是455nm處。當藍粉峰值波長從455nm紅移至470nm時，熒光燈的

8、光效降低不多，約為5%，而顯色指數提高較多，從80左右增加到約90。綜合考慮熒光燈的光效和顯色指數，使藍粉發(fā)光峰的峰值波長處在455nm到470nm之間都應該是合適的。2藍粉發(fā)光峰面積不變帶寬變化對三基色熒光燈性能的影響發(fā)光峰面積不變也近似表示藍粉的量子效率一定。發(fā)光峰帶寬變化相應地發(fā)光峰的強度也要變化，即帶寬增加峰強減弱。我們選擇一些半峰寬不同的發(fā)射峰圖2藍粉的帶寬變化對三基色熒光燈亮度和顯色指數的影響。o30nm40nm☆50nm6