PDF《发光性能∗》

物理学报Acta Phys.

Sin. Vol. 63, No.

7 (2014)

077803 不同激发波长下Ce3+ -Tb3+ -Sm3+ 共掺白光玻璃的 发光性能? 陈乔乔 戴能利 刘自军 褚应波 李进延 杨旅云? (华中科技大学, 武汉光电国家实验室, 光学与电子信息学院, 武汉 430074) (

2013 年11 月29 日收到;

2013 年12 月24 日收到修改稿 ) 本文采用高温熔融技术制备了 Ce3+ -Tb3+ -Sm3+ 三种离子共掺杂的硼硅酸盐透明玻璃. 测试了紫外 LED 激发下 Ce3+ 离子、 Tb3+ 离子及 Sm3+ 离子单掺与共掺样品的激发光谱及荧光光谱, 通过对单掺及共掺 样品荧光寿命的测试研究了 Ce3+ 离子、 Tb3+ 离子及 Sm3+ 离子在玻璃基质中的能量传递机理. 通过调整紫 外LED 灯的激发波长调整发光样品所发射光谱的色度坐标、 显色指数及色温, 得到适合人类生活、 学习、 工作 的白光发光. 关键词: 白光发光, 能量传递, 发光性能 PACS: 78.55.Qr, 76.30.Kg, 32.30.Jc, 71.55.Jv DOI: 10.7498/aps.63.077803

1 引言色温是描述光源或发光体特性的一个基本参 数, 在颜色测量中具有重要的意义. 光源的色温定 义为与光源辐射颜色相同的黑体温度, 但实际光源 光谱功率分布不可能与黑体完全相同, 故延伸出了 相关色温的概念. 相关色温可通过在 CIE1960UCS 图中找到与光源色坐标最靠近的黑体色坐标点所 对应的黑体温度得到 [1] . 光源的显色指数是待评光 源下物体的颜色与参照光源下物体颜色相符程度 的度量. 为符合人类照明习惯, CIE规定

5000 K 以 下的低色温采用普朗克辐射体作为参照光源,

5000 K 以上的色温采用标准照明体D 作为参照光源, 设 定参照光源的显色指数为 100. 其结果可通过比较 试验色样在待评光源与参照光源下的颜色差 ?Ei 得到. 特殊显色指数为Ri =

100 ? 4.6?Ei, 一般显 色指数为Ra = ∑8

1 Ri/8[2,3] . 最近, 被称为第四代白光发光光源的白光发 光二极管 (W-LED) 由于具有寿命长、 能耗少、 无污 染、 响应快、 体积小等优点, 受到越来越广泛的关 注[4?12] . 然而, 这种光源所需要的荧光粉的制作工 艺复杂, 对涂覆工艺要求极高且其封装用的环氧树 脂容易随着操作温度的升高而变质, 导致 LED 寿 命降低并且会危害到人体健康 [13?16] . 稀土离子掺 杂的白光发光玻璃成功克服了荧光粉发光的缺点, 得到了越来越多的关注 [17] . 然而, 现阶段对稀土 离子掺杂的发光玻璃发光的研究主要集中在其白 光颜色及光亮度方面的研究. 然而, 作为照明光源, 色温和显色指数也是十分重要的参数. 石路等研究 发现, 照明光源的不同色温对人体的自主神经系统 的生理功能可产生明显的影响, 也能引起脑力、 体 力负荷、 环境温度、 噪声作用及睡眠时的自主神经 功能, 还能引起人体味觉和唾液分泌的变化. 研究 表明, 在进行较高的脑力负荷时, 以运用对自主神 经有利的

5000 K 的低色温光源为好 [18] . 为了得到 适合人类生活、 工作的玻璃照明光源, 本文采用分 别发射红、 绿、 蓝三基色的稀土离子 (Ce3+ , Tb3+ , Sm3+ ) 作为发光中心, 通过三种离子之间的能量传 递过程调节三基色光谱的比例, 由于在不同激发波 长激发下不同稀土离子之间的能量传递效率不同, 从而得到一种通过改变激发光的激发波长改变玻 ? 国家高技术研究发展计划 (批准号: 2013AA031501) 和国家自然科学基金 (批准号: 51302092, 61378070) 资助的课题. ? 通讯作者. E-mail: [email protected] ?