基于黄光荧光粉的微腔白光发光二极管研究

白光LED具有节能、环保、长寿命等优点，是新一代绿色环保照明光源，其市场价值和社会效益巨大。利用蓝光LED激发黄色荧光粉是目前白光LED照明光源的研究热点。适合蓝光LED激发的黄绿色荧光粉存在发光效率不高、红光区的发光较弱、显色性不高等问题。而且蓝光LED的发射波长会随着节区温度的升高而发生偏移，使白光器件出现颜色漂移、荧光粉老化以及流明效率降低等问题，目前尚没有很好的解决方案。为此，本研究在合成开发新型高效率黄绿色荧光粉的基础上，拟利用微腔技术将蓝光OLED和黄绿色无机荧光粉涂层结合起来，利用微腔提高荧光粉中给体和受体之间的能量传递效率，并增强弱光成分。利用材料在微腔中的发光谱稳定、强度增强、发光模式可调的特性解决现有白光器件中蓝色光波长漂移、白光显色性不高等问题。最后通过优化设计微腔结构实现基于OLED和黄绿色荧光粉的显色指数高、颜色稳定以及发光效率高的白光器件。

白光LED具有节能、环保、长寿命等优点，是新一代绿色环保照明光源。本项目针对蓝光LED的发射波长存在的温度稳定性问题以及黄绿色荧光粉显色性有待提高等问题，采用OLED作为激发光源，采用微腔技术实现光谱峰值等性能更稳定的电致发光，进而将微腔OLED和黄绿色荧光粉涂层结合起来实现效率较高、显色性能突出的白光LED。通过微波法研制出了一种氮、硫、铜共掺杂的具有较高红色荧光量子效率的碳纳米荧光材料，荧光效率可达17%。以Balq为发光层研制了蓝光OLED，最大EL效率6.75 cd/A，最大亮度32220 cd/m2。以有机发光材料PTD为发光层研制了UV发光的OLED，两个EL主峰分别位于378 nm和392 nm，外量子效率可达到5.4%，功率密度为13.4 mW/cm2。在OLED结构的基础上引入微腔，获得了光谱半宽10nm左右的UV有机电致发光器件。通过在有机层内部引入光栅微结构的方法，进一步提高了OLED的光耦合出射效率。实现了近UV微腔OLED激发无机荧光粉的白光器件，其色坐标为（0.33，0.33），色温为5620K，显色指数CRI超过了90，最大亮度在1000 cd/m2。