Ce:YAG荧光陶瓷掺杂Gd对白光LED发光性能的影响

Ce: YAG荧光陶瓷具有突出的导热性及化学稳定性, 相比有机硅胶封装法在高功率白光LED的应用上具有更广阔的应用前景。本研究采用真空固相烧结法制备了不同Gd掺杂浓度的(Gd, Y)₃Al₅O₁₂:Ce样品, 通过XRD, SEM及荧光光谱等表征手段, 研究了Gd掺杂对Ce:YAG荧光陶瓷的晶体结构及其用于白光LED时对发光性能的影响。实验表明, 随着Gd掺杂浓度的提高, Gd³⁺取代Y³⁺ 的位置进入晶格, 使得样品的晶格常数增加。Gd³⁺还影响了Ce³⁺对蓝光的吸收, 同时Ce³⁺将蓝光转换成黄光的效率也下降, 导致光效从81.45 lm/W降低至63.70 lm/W。Gd的掺 杂使Ce³⁺的光致发光谱峰位从534 nm向564 nm红移, 显色指数从61.3提升至70.2。Gd的掺杂虽然降低了发光 效率, 但显著提高了(Gd, Y)₃Al₅O₁₂:Ce样品的显色指数, 使得黄色YAG荧光陶瓷应用于白光LED的性能得到了 提高。     

新型Ce:YAG陶瓷荧光体封装白光LED的性能

利用真空烧结技术制备了一种可用于白光LED封装的Ce:YAG陶瓷荧光体。用X射线衍射仪、光致发光激发谱、光致发光谱等测试手段对这种陶瓷荧光体进行表征。结果表明:陶瓷荧光体的主相为Y3A l5O12,该荧光体可以很好的被470 nm蓝光激发,发射出550 nm的黄光。该陶瓷荧光体封装蓝光芯片所得的白光LED器件在110℃的高温下老化600小时,光衰只有10%,色坐标无变化,证明其寿命及稳定性远远好于采用传统方式封装的白光LED。研究结果表明,该Ce:YAG陶瓷荧光体是一种非常适合大功率白光LED封装的荧光材料。     

(Y3-x-yREx)Al5O12:Cey(RE=Tb,Gd)荧光粉晶体结构与光致发光

采用化学共沉淀法合成具有Tb、Gd稀土掺杂的Y3Al5O12:Ce3 荧光粉,通过XRD和荧光光谱研究其晶体结构和光致发光.结果表明,(Y2.95-xTbx)Al5O12:Ce3 和(Y2.95-xGdx)Al5O12:Ce3 系列荧光粉具有与Y3Al5O12:Ce3 相同的石榴石晶体结构,但晶胞参数随Tb、Gd取代Y而略有增加;随Tb、Gd掺杂量增加,荧光粉发射波长逐渐红移,当x=2.95时,发射波长λmax分别从532nm红移至551和542nm;根据晶体场理论解释了荧光粉发射波长红移现象.这种发射波长红移的荧光粉能够显著地增强蓝光LED芯片与荧光粉组合形成的白光中红光成分,进而改善白光LED光源质量.     

高光效、大功率LEDs/LDs用Ce:YAG透明陶瓷

Ce:YAG透明陶瓷可与蓝光LEDs/LDs复合, 用于大功率白光LEDs/LDs。本研究通过调整Ce:YAG透明陶瓷的厚度和Ce³⁺的掺杂浓度, 将组装器件的发射光谱和色坐标从冷白区调整到暖白区。以高纯(≥99.99%)商业粉体α-Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂为原料, 采用固相反应法制备了(Ce_xY_1-x)₃Al₅O₁₂ (x=0.0005、0.0010、0.0030、0.0050、0.0070和0.0100)透明陶瓷。陶瓷素坯在1750 ℃真空烧结20 h(真空度5.0×10^-5 Pa), 之后在马弗炉中退火1450 ℃×10 h。不同掺杂浓度Ce:YAG陶瓷(厚度分别为0.2、0.4、1.0 mm)在800 nm处的直线透过率均大于79%。Ce:YAG荧光陶瓷的热导率随着测试温度和掺杂浓度的增加而降低。采用有限元方法模拟不同厚度的Ce:YAG陶瓷和LED组装的热分布, 比较了三种封装方式的热分布。将Ce:YAG荧光陶瓷与LEDs/LDs复合, 制备出色坐标分别为(0.3319, 0.3827)和(0.3298, 0.3272)的白光, 发光效率分别为122.4和201.5 lm/W。将Ce:YAG荧光陶瓷和10、50 W商用蓝光LED芯片组合成熟灯具, 可用于商业用途。Ce:YAG透明陶瓷在大功率照明和显示的彩色转换材料应用领域极具潜力。     

LED用荧光玻璃的制备及性能研究

以行星球磨得到的SiO₂粉体和商用Ce:YAG荧光粉为原料, 采用放电等离子体烧结技术(简称SPS)成功制备块体荧光玻璃。利用XRD、SEM、紫外/可见光分光光度计和荧光光谱仪等研究了Ce:YAG荧光玻璃的物相、显微结构、吸收和发光性能等。研究结果表明: SPS烧结制备的块体荧光玻璃样品主体是非晶相, 同时荧光粉颗粒在玻璃基质中均匀分布, 颗粒大小也未发生变化, 这表明荧光粉晶体在SPS烧结过程中没有发生化学分解反应, 在玻璃基体中得到很好地保存。该荧光玻璃吸收峰在460 nm左右, 发射波长在530 nm左右。通过对不同含量荧光粉的荧光玻璃进行发光性能表征, 发现荧光粉含量为3wt%的荧光玻璃性能最佳, 以此封装的白光LED样品在800 mA电流驱动下, 获得白光输出, 色坐标为(0.33, 0.38)。     

ABAlO4:Eu3+（A=Ca,Sr;B=Y,Gd）荧光粉的制备及其发光性能

采用高温固相法制备了荧光粉ABAlO4:Eu3+(A=Ca,Sr;B=Y,Gd),利用X射线粉末衍射(XRD),荧光光谱对样品的相纯度,激发光谱和发射光谱进行了表征与分析。样品中Eu3+离子的电荷迁移带和f-f跃迁被归属和讨论,激发和发射光谱显示样品能够有效地被紫光397nm激发,呈现典型的红光发射(622nm)。研究表明该荧光粉是一种潜在的白光LED用荧光体转换荧光材料。     

蓝光转换型白光LED用YAG:Ce3+荧光粉改性研究新进展

白光LED被称为第四代照明光源,有广阔的应用前景。高亮度蓝光激发的Y3Al5O12∶Ce3+荧光粉因具有独特的优势,成为当前白光LED用光转换材料的研究热点。全面综述了国内外这一研究领域的最新研究进展,对相应的光致发光及其调控机理进行了简要说明。另外,对Y3Al5O12∶Ce3+荧光粉目前存在的问题及未来发展方向进行了分析。     

高效暖白光LED用红光荧光粉研究获进展

正白光L ED由于其节能、环保以及长寿命等特点成为下一代照明器件。目前,商品化的白光L ED主要采用蓝光芯片激发3+YAG:Ce黄光荧光粉,芯片发出的蓝光与荧光粉发射的黄光混合形成白光。但是,3+YAG:Ce荧光粉的发射光谱中红光组份不3+足,采用单一Y AG:Ce荧光粉较难获得低色温(C orrelated Color Temperature,CCT4500K)、高显色指数(Color Rendering Index,CRI80)的暖白光器件,导致了其在室内通用照明中应用的局限性。为解决     

Bi3+、Y3+掺杂对Gd2(MoO4)3:Eu3+发光性能的影响

采用高温固相法制备Bi3+、Y3+掺杂LED用小颗粒红色荧光粉Gd2(MoO4)3∶Eu3+.通过X粉晶衍射仪、F-4500荧光分光光度计、JSM-35CF型扫描电子显微镜对离子掺杂后的红色荧光粉进行检测和表征.结果表明,经过Bi3+、Y3+掺杂,红色荧光粉Gd2(MoO4)3∶Eu3+的相对发光强度提高,荧光粉晶体的结构完整、颗粒细小均匀,平均粒径约为2靘,具有较好的涂覆性能,能满足白光LED用红色荧光粉的要求.     

白光LED用荧光玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用荧光玻璃具有物化稳定性高、散热性能好以及能保持荧光粉自身优异性能的特点,可以有效避免传统白光LED封装中由于有机树脂裂解、黄化和荧光粉的降解而导致LED发光效率低、色坐标漂移、LED散热不佳等问题。本文概述了白光LED用荧光玻璃的制备方法及其应用,探讨了荧光玻璃在白光LED照明应用中的研究历程及其最新的研究进展,并展望了白光LED的进一步发展方向。     

高功率激光照明用Al2O3-YAG:Ce复相陶瓷荧光体的组分设计与性能优化

结合蓝色激光二极管和黄色荧光转换器制备的固态激光照明引起了人们极大的关注, 但荧光转换材料的热猝灭效应显著影响了高功率激光照明的实现。通过组分设计和性能优化可以提高荧光转换器的热导率和发光均匀性。本工作采用固相反应烧结技术制备了一系列不同Al₂O₃含量的Al₂O₃-YAG:Ce复相陶瓷荧光体, 研究了Al₂O₃含量对Al₂O₃-YAG:Ce陶瓷荧光体微观结构、相组成、光学性能和热学性能的影响。Al₂O₃-YAG:Ce陶瓷荧光体在800 nm处的总透过率随着Al₂O₃含量的增加(0→90%)而下降(82.6%→23.6%)。Al₂O₃-YAG:Ce陶瓷荧光体的激发和发射强度随Al₂O₃含量的增加先增大后减小。当Al₂O₃/Al₂O₃-YAG:Ce的质量比为70%时, 陶瓷荧光体在室温下的热导率高达25.7 W·m^-1·K^-1, 且表现出最高的发射强度。当采用功率密度为20 W·mm^-2的蓝光二极管泵浦 70% Al₂O₃-YAG:Ce复相陶瓷荧光体时, 可获得3724 lm的高光通量和239.4 lm·W^-1的高流明效率。此外, 当功率密度从1 W·mm^-2增大到20 W·mm^-2时, 流明效率仅下降10.5%, 光通量持续增加且未出现发光饱和。上述结果显示, Al₂O₃-YAG:Ce复相陶瓷荧光体具有良好的发光效率和热稳定性, 将在高功率激光照明中具有广阔的应用前景。     

Nano Wave Plates Structuring and Index Matching in Transparent Hydroxyapatite-YAG: Ce Composite Ceramics for High Luminous Efficiency White Light-Emitting Diodes

Replacing traditional luminous silicone or resins with phosphor in ceramics (PiCs) as color converters has been proposed as an efficient way to improve thermal stability of high-power white light-emitting diodes (WLEDs). However, excessive light scattering in existing PiCs results in enormous phosphor-converted light losses, which makes the luminosity of current PiCs color converters less efficient and means that they can only be used in devices working in reflective mode. By introducing nano wave plate structuring and Rayleigh scattering, luminous hydroxyapatite (HA)-YAG: Ce ceramics are prepared from mesoporous HA nanorods and YAG: Ce phosphors at 850 °C, enabling for the first time WLEDs equipped with PiC color converters in transmission mode. With low-temperature sintering and a highly transparent matrix, the quantum yield of HA-YAG: Ce retains ≈90% of the raw phosphor, and WLEDs with the color converters exhibit a record luminous efficiency of 170 lm W⁻¹ and a correlated color temperature below 4500 K. A facile and practical strategy of using nano structural modulation to eliminate birefringence-induced light scattering for fabricating high-performance ceramic converters suitable for multiple mode luminaires is demonstrated.     

Ce、Cr∶YAG微晶玻璃的制备及光谱性能研究

目前白光LED在红光波段发射较弱,导致其显色指数偏低,在白光LED用Ce∶YAG微晶玻璃中掺入Cr3+来增强红光波段的发射,从而提高显色指数。通过X射线衍射、荧光光度计、电光源参数测试对样品的晶相、光谱性能及荧光寿命进行了表征。研究了Cr3+对Ce∶YAG微晶玻璃发光性能的影响,并对其增红机理进行了初步的探讨。结果表明基质玻璃在1400℃热处理可析出纯的YAG晶相;Ce∶YAG和Ce、Cr∶YAG微晶玻璃在460nm激发下,在480～650nm产生有效发射,发射光谱中心波长位于530nm;由于Ce3+(2E)-Cr3+(4T)之间的非辐射能量传递,Ce、Cr∶YAG微晶玻璃在688、692和705nm处有红色发射峰,能有效地提高白光LED的显色性能。     

Fabrication of silica glass containing yellow oxynitride phosphor by the sol–gel process

We have prepared silica glass by the sol–gel method and studied its ability to disperse the Ca-α-SiAlON:Eu²⁺ phosphor for application in white light emitting diodes (LEDs). The emission color generated by irradiating doped glass with a blue LED at 450 nm depended on the concentration of SiAlON and the glass thickness, resulting in nearly white light. The luminescence efficiency of 1-mm-thick glass depended on the SiAlON concentration, and was highest at 4 wt% SiAlON.     

白光LED用YAG∶Ce~(3+)发光材料的性能增强研究

以硼酸和碱土氟化物作为助熔剂,调整助熔剂比例和组分,采用高温固相法合成一系列白光LED用YAG∶Ce3+发光材料。采用XRD、扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)等对样品进行表征。研究表明,合适的助熔剂有助于降低样品的烧结温度,不会有杂相产生,加入不同浓度和成分的助熔剂对样品的发射、激发光谱形状和峰值波长位置无影响,但对发光强度影响较大;采用助熔剂质量分数为0.4%(0.2%H3BO3-0.2%BaF2)时,所合成样品的颗粒比较均匀,发光性能的增强最为有效。将其和蓝光Ga(In)N芯片封装成白光LED,光效也得到显著提高。封装后白光LED的色坐标为(0.3341,0.4190),色温为5470K,显色指数为67,光效可达到78.3lm/W,高于其它条件合成荧光粉封装的白光LED。     

Fabrication of silica glass containing yellow oxynitride phosphor by the sol–gel process

Abstract

We have prepared silica glass by the sol–gel method and studied its ability to disperse the Ca-α-SiAlON:Eu²⁺ phosphor for application in white light emitting diodes (LEDs). The emission color generated by irradiating doped glass with a blue LED at 450 nm depended on the concentration of SiAlON and the glass thickness, resulting in nearly white light. The luminescence efficiency of 1-mm-thick glass depended on the SiAlON concentration, and was highest at 4 wt% SiAlON.     

Red-emitting α-SrO·3B2O3:Sm2+ phosphor: an innovative application for increasing color quality and luminous flux of remote phosphor white LEDs

Abstract

By adding red-emitting α-SrO·3B₂O₃:Sm²⁺ phosphor and SiO₂ co-doping particles to yellow-emitting YAG:Ce phosphor compound, a novel method for improving lighting performance of white LEDs with remote phosphor structure, which have an average correlated color temperature (CCT) of 5600–8500 K, is proposed and demonstrated. By varying α-SrO·3B₂O₃:Sm²⁺ concentration from 2 to 30% and maintaining 5% SiO₂, the obtained results indicated that color rendering index (CRI), color quality scale (CQS), and luminous flux can be increased significantly. Moreover, the Mie-scattering theory is employed to verify the scattering properties, which have an effect on the enhancement of color quality and luminous flux. The results prove a prospective practical solution for manufacturing remote phosphor white LED (RP-WLED) having higher color quality and luminous flux.