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白光LED用新型硅基氮化物红色荧光粉研究进展
摘要
本文对白光LED用新型硅基氮化物红色荧光粉的研究进展进行了探讨。首先简要介绍了白光LED的原理及其在照明领域中的应用情况。接着介绍了红色荧光粉作为白光LED的辅助荧光体的优势和研究现状。然后，针对硅基氮化物红色荧光粉的制备、性能和应用等方面进行了深入探讨。最后，对未来硅基氮化物红色荧光粉的研究方向和应用前景进行了展望。
关键词：白光LED，硅基氮化物，红色荧光粉，制备，性能，应用
Abstract
Thispaperdiscussestheresearchprogressofsilicon-basednitrideredphosphorsforwhiteLED.First,theprincipleofwhiteLEDanditsapplicationinthelightingfieldisbrieflyintroduced.Then,theadvantagesandresearchstatusofredphosphorsasauxiliaryfluorescentmaterialsforwhiteLEDsareintroduced.Subsequently,thepreparation,properties,andapplicationsofsilicon-basednitrideredphosphorsarediscussedindepth.Finally,thefutureresearchdirectionandapplicationprospectofsilicon-basednitrideredphosphorsareoutlooked.
Keywords:WhiteLED,silicon-basednitride,redphosphors,preparation,properties,applications
1.引言
在LED技术的快速发展和不断提升下，LED已经成为越来越多领域的照明首选，LED灯具也越来越被广泛使用。相比传统的光源，LED不仅具有更高的能效、更长的寿命和更好的光学性能，而且还可以实现颜色、亮度等多方面的精确控制。其中，白光LED在照明领域中应用最为广泛。白光LED采用多种光谱组合实现白光发光，其中最常用的是蓝光LED和黄色荧光粉的组合。但是，蓝光LED会带来一定的蓝光污染和眩光问题，同时黄色荧光粉的发光效率低、色纯度差也是制约白光LED应用的问题之一。
为了解决这些问题，研究者不断努力开发新型的白光LED辅助荧光体，硅基氮化物红色荧光粉因其色轮红色区域的发光，很好地解决了黄色荧光粉的局限性。本文就硅基氮化物红色荧光粉在白光LED中的研究进展进行探讨。
2.红色荧光粉在白光LED中的应用
红色荧光粉作为白光LED的辅助荧光体，可以降低蓝光污染并提高色纯度，同时还可以增强白光LED的亮度和光色稳定性。传统的红色荧光粉常见的有YAG:Ce等，但是它们的激发波长和发射波长较接近，容易发生自吸收、粒径效应等问题，而硅基氮化物红色荧光粉所在波段的激发波长和发射波长有更大的差异，这样就可以减轻自吸收和颜色升温现象，同时硅基氮化物红色荧光粉的发光效率高，可以大大提高白光LED的亮度。
3.硅基氮化物红色荧光粉的制备
硅基氮化物红色荧光粉主要有两种制备方法，分别是快速固相反应法和水热法。
快速固相反应法是传统的工业制备方法，需要采用高温、惰性气氛等特殊条件，一般需要控制热处理温度在1700℃以上。其制备过程可以简化为：将硅、氮、稀土金属等原料按一定的摩尔配比混合均匀后，置于高温炉中制备硅基氮化物，在一定温度下加入还原剂，制备出硅基氮化物红色荧光粉。虽然其制备成本较低，但生产过程中会产生氮氧化物等有害废气和废液，并且容易出现颜色变化、颗粒粒径分散度等问题。
相比之下，水热法制备硅基氮化物红色荧光粉更为环保、简单，且可以获得更均匀的颗粒尺寸和更高的荧光强度。其制备过程将硅、氮、稀土金属等原料溶解在一定的溶剂中，加入还原剂和表面活性剂，进行水热反应制备硅基氮化物红色荧光粉。水热法制备出的硅基氮化物红色荧光粉颗粒亚微米级别、颗粒尺寸均一，荧光强度高，颜色纯度高，技术含量较高，但是制备过程中需要用到更多的试剂和更严格的工艺控制条件。
4.硅基氮化物红色荧光粉的性能
硅基氮化物红色荧光粉的性能主要受到所使用的稀土离子种类和浓度、表面处理或包覆等因素的影响。硅基氮化物红色荧光粉的主要性能指标包括荧光强度、发射波长、颜色纯度、热稳定性、光稳定性、化学稳定性等。其中，荧光强度是其最为重要的性能之一，它影响着LED灯的亮度和能效，而在稀土离子、发射波长和浓度相同的条件下，颗粒的粒径越小荧光强度越高。
5.硅基氮化物红色荧光粉的应用
硅基氮化物红色荧光粉可以被应用于改进现有的白光LE