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1、235CeCe3+激活熒光材料發(fā)光光譜峰形與發(fā)光中心結(jié)構(gòu)的關(guān)系的研究激活熒光材料發(fā)光光譜峰形與發(fā)光中心結(jié)構(gòu)的關(guān)系的研究化學(xué)與分子工程學(xué)院99級(jí)傅丹摘要本論文主要研究了以下三個(gè)方面的內(nèi)容:1.藍(lán)色熒光粉光譜特征對(duì)三基色熒光燈性能影響的模擬計(jì)算。通過計(jì)算機(jī)模擬的色度學(xué)計(jì)算表明,藍(lán)粉的波長在455nm時(shí),三基色燈的發(fā)光效率最高,而發(fā)光峰值波長在470nm時(shí),三基色燈的顯色指數(shù)最佳。藍(lán)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(shù)提高。提高
2、三基色熒光燈性能的根本途徑是提高藍(lán)粉的發(fā)光效率,而不是靠移動(dòng)藍(lán)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(jié)構(gòu)關(guān)系的研究。我們主要研究了熒光粉Y2SiO5:Ce3,實(shí)驗(yàn)表明,熒光粉Y2SiO5:Ce3的發(fā)射光譜不能由兩個(gè)高斯峰擬合得到,而用四個(gè)擬合則比較合適。我們猜想這是由于Ce3在Y2SiO5中占有兩個(gè)不同位置,從而有兩個(gè)發(fā)光中心引起的,并用Rietveld方法對(duì)(Y1xCex)2SiO5進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(yīng)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(gè)位置。3.Bi3激活的藍(lán)色熒光粉Y2GeO5-Gd2GeO5體系發(fā)光性質(zhì)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(dòng),而強(qiáng)度有所下降,當(dāng)摻雜量超出固溶區(qū)范圍時(shí),則顯示為兩套光譜的重疊。Gd2GeO5:Bi3中摻雜S
4、c,La,Lu時(shí)現(xiàn)象類似摻Y(jié)時(shí)強(qiáng)度有所提高,當(dāng)(Gd1xYx)2GeO5:Bi3中Y含量為3%時(shí),發(fā)光強(qiáng)度最大。一.藍(lán)色熒光粉光譜特征對(duì)三基色熒光燈性能影響的模擬計(jì)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(yīng)用,但關(guān)于三基色熒光燈粉的優(yōu)化工作仍在進(jìn)行,以期望進(jìn)一步提高熒光燈的性能。目前的三基色熒光燈中,藍(lán)粉用量較少(10%),由于其發(fā)光峰位置處于人眼視見函數(shù)的不敏感區(qū),對(duì)熒光燈總發(fā)光效率的貢獻(xiàn)較小。但高效的的藍(lán)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(xiàn)在普遍應(yīng)用的三基色粉中,大多數(shù)藍(lán)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(jí)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(qiáng)弱不同會(huì)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(jì)算給出藍(lán)粉發(fā)光峰波長和帶寬的變化對(duì)三基色熒光燈發(fā)光效率和顯色指數(shù)帶來的影響①。(二).計(jì)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?zé)晒鉄簦悍肿邮桨l(fā)光顏色色坐標(biāo)x色坐標(biāo)yY2O3:Eu3紅色0.6290.359237化。我們用Y值變化的相對(duì)值來衡量熒光燈光效的變化,同時(shí)按照CIE1974年推薦方法計(jì)算熒光燈的顯色指數(shù)的變化情況來衡量光源的顯色性。(三).計(jì)算結(jié)果與討論1藍(lán)粉發(fā)光峰帶寬和峰高不變峰值波長移動(dòng)對(duì)三基色熒光燈性能的影響藍(lán)粉發(fā)光峰帶寬和峰高不變,峰值波長移動(dòng)時(shí),藍(lán)粉的量子效率恒定。我們考察半峰寬為50nm的藍(lán)粉發(fā)光峰值波長從400nm移動(dòng)至50
7、0nm的情況。此時(shí),波長移向人眼視見函數(shù)敏感的區(qū)域,單個(gè)藍(lán)粉的顏色三刺激值Y(即發(fā)光亮度)增強(qiáng)。從圖1可以看出,在455nm之前熒光燈光效隨藍(lán)粉的波長增加而增加;455nm之后,熒光燈光效隨藍(lán)粉波長的增加而下降。當(dāng)藍(lán)粉發(fā)光峰波長為455nm時(shí),熒光燈的光效為最佳,這正是通常三基色熒光燈中藍(lán)粉的發(fā)光峰波長。從顯色指數(shù)的角度考慮,藍(lán)粉發(fā)光峰最佳位置出現(xiàn)在470nm處,而不是455nm處。當(dāng)藍(lán)粉峰值波長從455nm紅移至470nm時(shí),熒光燈的
8、光效降低不多,約為5%,而顯色指數(shù)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(shù),使藍(lán)粉發(fā)光峰的峰值波長處在455nm到470nm之間都應(yīng)該是合適的。2藍(lán)粉發(fā)光峰面積不變帶寬變化對(duì)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(lán)粉的量子效率一定。發(fā)光峰帶寬變化相應(yīng)地發(fā)光峰的強(qiáng)度也要變化,即帶寬增加峰強(qiáng)減弱。我們選擇一些半峰寬不同的發(fā)射峰圖2藍(lán)粉的帶寬變化對(duì)三基色熒光燈亮度和顯色指數(shù)的影響。o30nm40nm☆50nm6
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