传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较

研究了传统白光LED与蓝光激发的球冠形远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能,并对其机理差异展开了探讨。实验结果表明：随热沉温度和驱动电流的上升,传统白光LED的量子效率和电光转换效率急剧下降,并导致其Y/B比（Yellow/Blue Ratio）下降,相关色温上升。而在远程荧光粉白光LED中,其量子效率、光转换效率和相关色温在相同实验条件下变化幅度都较小。由光强空间分布和Y/B比空间分布可知,远程荧光粉白光LED的光强分布呈类似蝠翼分布,且Y/B比空间均匀性远大于传统白光LED。     

传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较

研究了传统白光LED与蓝光激发的球冠形远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能,并对其机理差异展开了探讨。实验结果表明:随热沉温度和驱动电流的上升,传统白光LED的量子效率和电光转换效率急剧下降,并导致其Y/B比(Yellow/Blue Ratio)下降,相关色温上升。而在远程荧光粉白光LED中,其量子效率、光转换效率和相关色温在相同实验条件下变化幅度都较小。由光强空间分布和Y/B比空间分布可知,远程荧光粉白光LED的光强分布呈类似蝠翼分布,且Y/B比空间均匀性远大于传统白光LED。     

白光LED极限流明效率的计算

对蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法的流明效率进行了理论计算。根据光度学原理,我们考虑到视觉函数V(λ)的修正,以色坐标为x=0.325,y=0.332,显色指数为81.5,色温为5 914 K的白光LED发光光谱为依据,计算了白光LED流明效率的理论极限:得出每瓦白光LED辐射光功率产生的光通量为298.7 lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10¹⁸。在理想情况下,注入一个电子-孔穴对产生一个蓝光光子,设荧光粉的量子效率为1,因此,注入的电子-孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1 W的光功率所需的电功率为1.51 W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电-光转换的理论极限流明效率为197.8 lm/W。     

白光LED光斑均匀性的改进

用于照明领域的白光LED,其出射光斑的色度均匀性对于产品性能有着更加重要的意义.介绍了目前工业上制作白光LED主要采用的荧光粉灌封点胶工艺.并在目前主流灌封点胶工艺的基础上通过改善荧光粉层结构形状,以提高白光LED器件的出射光斑均匀性.并通过九点法对不同工艺结构下LED出射光斑的空间色度分布进行了测量和分析.通过分析,虽然采用不同的粉层结构,能够一定程度上改善白光光斑的色度均匀性.但总体上,采用这种传统的点胶工艺制作的器件的白光光斑性能不好,现有的荧光粉层灌封点胶工艺存在很大的弊端.荧光粉层的可控性是影响色度均匀性(即光斑均匀性)的主要因素,包括单个器件内的光斑和器件之间的颜色一致性都不理想.     

用于白光LED的规则球形YAG:Ce3+荧光粉制备及封装性能研究（英文）

采用高温固相法和筛分法合成了YAG:Ce3+系列黄色荧光粉。采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、激光粒度分布仪及荧光分光光度计对所制备样品进行了表征。结果表明:所得3种样品形貌规则成球形,粒度分布集中,其中心粒径(D50)分别为29.59,17.40,9.56μm,粒径分布离散度分别为0.85,0.80和0.87。通过Reitveld精修拟合发现,随着荧光粉粒径大小的变化,基质的晶格常数并未发生明显变化。随着中心粒径(D50)逐渐变小,其荧光发射强度逐渐降低,且发生明显的蓝移,同时对蓝光的吸收逐渐减弱。通过对荧光粉与蓝光芯片配合所得白光LED的发光效率、显色指数及色温进行测试发现,当使用相同粉胶比浓度、相同点胶量时,随着荧光粉粒径的减小,所得白光LED的流明效率从109.95 lm/W降低到了99.85 lm/W,而显色指数和色温同时升高。     

大功率倒装LED芯片陶瓷封装器件顶面微区发光均匀性

高功率密度的陶瓷封装LED器件在大电流工作时,其顶面发光均匀性是该类器件的关键指标。本文在3.5 mm×3.5 mm的氮化铝陶瓷基板上金锡共晶了1.905 mm×1.830 mm(75 mil×72 mil)的LED倒装蓝光大功率芯片,然后分别制作成蓝光器件和白光器件,并分别对器件顶面的微区发光均匀性进行了研究。结果表明,蓝光器件在电流3 A时,其顶面光强分布均匀,均匀性受N电极孔和电极间隙的影响较小;在4～8 A电流时,蓝光器件顶面光强分布不均匀,贯穿N电极孔测试区的光强大于电极孔之间测试区的光强,电极间隙区光强最低,离N电极孔越远的测试点光强越低;蓝光器件在8 A时整体光强达到饱和,而不同微区的光饱和程度及峰值波长随电流的变化有所不同;白光器件在0～4 A电流时,其顶面光强分布均匀。     

白光LED衰减的光谱分析

为了研究白光LED衰减的机理,通过试验跟踪并分析了采用YAG荧光粉、荧光粉晶片、RGB三合一方式封装的PLCC-4型白光LED,以及采用YAG荧光粉封装的大功率白光LED的发射光谱老化衰减曲线。试验在相同的环境下,对上述四种类型的白光LED进行了通电老化,同一类型白光LED老化电流及时间相同,老化完成后测试其光谱分布。通过分析光谱分布曲线的变化来研究白光中各色光的衰减情况,通过对比各色光的衰减情况来推断白光LED的衰减原因。分析表明白光LED的衰减主要是由蓝光LED的衰减及荧光粉的猝灭引起:采用YAG荧光粉、采用荧光粉晶片及RGBLED封装的白光LED衰减特性基本相同,白光的衰减主要是由蓝光的衰减引起;大功率白光LED与PLCC-4型白光LED衰减特性稍有不同,白光的衰减除了因蓝光的衰减外,还有荧光粉的衰减所引起的白光衰减,而蓝光的衰减所占比例至少不低于80%。通过上述分析可以进一步推断:在散热条件足够理想的情况下,白光LED的衰减主要由蓝光的衰减引起,而随着系统温度的提升,荧光粉的衰减将加剧白光LED的衰减。所得结果将为白光LED的应用及进一步对白光LED衰减原因的研究提供了参考。     

植物照明用荧光粉转换白光二极管的研究

LED具有效率高、体积小、功耗低、寿命长等优点,并且因其具有可轻易实现宽幅光谱调控的特性,在植物照明领域崭露头角。植物照明用LED分为两大类,一类是单色光LED,另一类是白光LED,其中植物照明用白光LED可与单色LED混合或者单独使用从而实现植物补光照明。植物封装用白光LED大部分采用蓝光LED芯片或紫外LED芯片和荧光粉组合实现,即荧光粉转换型白光LED,但是光谱集中于可见光偏蓝,对植物进行光合作用的效率不明显。植物对于光的吸收不是全波段的而是有选择性的,基于植物光合作用吸收光谱的特殊性,将白光LED光谱的显色性能作为评判其光谱是否适合植物生长所需的光质的标准,其平均显色指数Ra,特殊显色指数R9(饱和红光),R12(饱和蓝光)被考虑选择为植物照明用白光LED的主要性能评价参数。为设计出植物进行生长发育所需要的、性能良好的能应用于植物照明领域的白光LED,选用常见商用YAGG为绿色颜色转换材料,选用(Sr, Ca)AlSiN₃为红色颜色转换材料,并用传统高温固相法制备了系列光谱可调的(Sr, Ca)AlSiN₃荧光粉,并进行了光谱性能分析。通过将搭建好的LED结构模型导入光学仿真软件并分别引入绿色荧光粉颗粒、红色荧光粉颗粒以及蓝光芯片的特性参数,在Lighttools中分别建立了单蓝光LED芯片(450 nm)和双蓝光LED芯片(450+470 nm)激发(Sr, Ca)AlSiN₃和YAGG荧光粉组合,实现了白光LED的光学仿真模型,研究了两种激发模式下仿真得到的不同色温白光LED的光谱功率分布及其显色性能。用蓝光LED芯片、(Sr, Ca)AlSiN₃以及YAGG荧光粉组合进行了单芯片和双芯片显色性能差异的封装验证。通过将Sr_0.8Ca_0.12AlSiN₃∶0.08Eu2+和YAGG荧光粉的混合物点涂在双蓝光LED芯片上进行了白光LED的封装制备,获得了Ra=91.2,R9=96.1,R12=78.9,光谱辐射光效LER=126 lm·W-1的高效高显色白光LED其含有植物生长所需要的蓝光和红光。     

白光LED荧光粉涂敷工艺及光学性质

在20mA电流下,对自行设计的白光LED进行测试,发现荧光粉远离芯片封装方法与传统封装方法相比,流明效率提高了20.3%。效率的提高主要是因为减小了LED芯片对荧光粉散射的吸收。同时测得随着正向电流的增加,色坐标x,y的值逐渐减小,色温升高,而光通量呈非线性增加,流明效率逐渐下降。     

基于粉浆法提高功率型白光LEDs的提取效率

讨论了基于水溶性感光胶的荧光粉的涂层技术,利用粉浆法,在蓝光LED芯片的表面获得了荧光粉平面涂层。证实了得到的白光LED的光提取效率与粉浆中各成份的浓度和相应的比例有关,并在实验的基础上,采用了一些切实切可行的措施来增加器件的光提取效率。得到的白光LED在700 mA加速老化168 h后,其光能量为初始时的95.95%。     

LiBaPO4:Eu3+材料的制备及发光特性

采用高温固相法制备了LiBaPO4:Eu3+红色发光材料,研究了Eu3+掺杂浓度、电荷补偿剂等对材料发光性质的影响.结果显示,在401nm近紫外光激发下,材料呈多峰发射,分别由Eu3+的5Do→7FJ(J=0,1,2,3,4)能级跃迁产生,主峰位于619 nm;监测619 nm发射峰,所得激发光谱由O2- →Eu3+电...     

Eu3+激活的La2Mo2O9红色荧光粉的制备与性能

利用高温固相法制备了Eu³⁺掺杂的La₂Mo₂O₉红色荧光粉,并对这种荧光粉的结构及发光性质进行了研究。XRD结果表明,实验合成了单一立方相的La₂Mo₂O₉荧光粉体。该荧光粉的激发光谱由一宽带和一系列的锐峰组成;发射光谱由一系列锐峰组成,这些都与Eu³⁺的特征跃迁⁵D_J(J=0,1)和⁷F_J(J=1~4)相对应。结果表明该荧光粉可被395nm的紫外光和470nm的可见光有效激发,并发出峰值位于620nm左右的红光,亮度可达到传统红色荧光粉Y₂O₂S:Eu³⁺的1.5倍以上,这表明它可以作为蓝+黄模式白光LED的红色补光粉,也可以作为UV-LED激发三基色荧光粉体系中的红色荧光粉。研究了Eu³⁺的掺杂浓度以及不同助熔剂对样品发光性质的影响。Eu³⁺的摩尔分数为0.3时,发光强度达到最强。质量分数为3%的NH₄Cl作为助熔剂时效果最好。     

Sr3B2O6：Eu3+,Li+荧光粉的合成与发光性能

采用高温固相法合成Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺红色荧光粉,考察了激活剂Eu³⁺和电荷补偿剂Li⁺浓度对Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发光性能的影响。结果表明：适量掺杂Eu³⁺、Li⁺离子并不改变Sr₃B₂O₆的结构。当Eu³⁺掺杂量为4%、Li⁺的掺杂量为8%时,在900 ℃下灼烧2 h可以得到发光性能最佳的Sr_2.9B₂O₆：0.04Eu³⁺,0.08Li⁺红色荧光粉。以394 nm的近紫外光激发时,Sr₃B₂O₆：Eu³⁺,Li⁺荧光粉发射出红光,对应于Eu³⁺的4f-4f 跃迁,其中以614 nm附近的⁵D₀→⁷F₂跃迁发光最强,是一种有潜力用于白光LED的红色荧光粉。     

红色荧光粉MMoO4:Eu3+ (M=Ca,Sr,Ba)的水热合成及光谱性质

采用水热合成法制备了红色荧光粉MMoO4:Eu3+ (M=Ca,Sr,Ba),用XRD、SEM、荧光激发和发射光谱对其物相、形貌以及发光性能进行表征和研究.结果表明,在800℃时可得到MMoO4(M=Ca,Sr,Ba)物相结构,荧光粉粒径小且粒度分布均匀.分别以395 nm的近紫外光和465 nm的蓝光激发样品,MMo...     

Eu3+掺杂的α-Gd2(MoO4)3荧光粉合成与表征

采用固相反应法合成了Eu³⁺掺杂的α-Gd₂(MoO₄)₃荧光粉。通过XRD、SEM以及激发和发射光谱对样品进行了研究,结果发现助熔剂为3%时样品的结晶较好,样品的发光强度最强,并且样品粉末不团聚。光谱测量的结果表明该荧光粉与其他商品荧光粉不同,其最有效的激发波长不在电荷迁移带范围,其f-f跃迁的465,395nm吸收更强,这就意味着该类荧光粉可作为目前已商品化的白光LED的红色补偿荧光粉,也可作为近紫外LED和三基色荧光粉组合型白光器件的红色荧光粉的候选材料。     

白光发光二级管用红色荧光粉LiSrBO3: Eu3+的制备与发光性能研究

采用高温固相法制备了LiSrBO₃:xEu³⁺ 荧光粉, 并通过XRD, 红外(FITR) 和荧光光谱(PL) 等对其表征. 结果表明, LiSrBO₃: Eu³⁺ 荧光粉可被波长为395 nm 的紫外线和466 nm 的蓝光有效激发, 且发射主波长为612 nm (Eu³⁺的电偶极跃迁⁵D₀ →⁷F₂) 的红光. 研究了Eu³⁺ 掺杂浓度对LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发光强度的影响, Eu³⁺ 掺杂浓度为6% 时样品的发射强度最大, 并且证实Eu³⁺ 之间的能量传递机制为电偶极子- 电偶极子相互作用. Li⁺, Na⁺, K⁺ 作为电荷补偿剂的引入全部导致LiSrBO₃: Eu³⁺ 材料发射强度增强, 其中, Li⁺ 的引入要优于Na⁺ 和K⁺. 少量Al³⁺的掺杂降低了Eu³⁺ 所处格位的对称性, 增强了Eu³⁺ 的612 nm 的电偶极发射, 改善了LiSrBO₃: Eu³⁺ 红色材料的色纯度. 关键词： 白光发光二级管 光致发光 浓度猝灭 电荷补偿剂     

微量元素掺杂对LED用红色荧光粉(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+长期性能的影响

(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺红色荧光粉在热性能和长期使用性能等方面还有一定差距,导致制成的白光LED在长期工作状态下发生光衰和色标漂移,影响了白光LED的品质。为解决这一问题,将微量碱土金属离子和稀土金属离子掺入(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺中,研究其对(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺红色荧光粉热性能和长期使用性能的影响。实验结果表明:Li⁺-Dy³⁺、Li⁺-Ho³⁺等碱土金属-稀土金属离子对(Sr,Ca)AlSiN₃:Eu²⁺红色荧光粉的光衰性能有较明显的提升,同时也显著减小了制灯后长时点亮的色漂移。     

白光LED用稀土荧光粉的制备和性质

在还原气氛保护下利用高温固相法合成了化学组分为(M₁,M₂)₁₀(PO₄)₆X₂(M₁=Ca,Sr,Ba;M₂=Eu,Mn;X=F,Cl,Br)的可被紫光激发的蓝光、绿光和红光荧光粉,制备了紫光LED芯片+蓝光荧光粉+YAG荧光粉的二基色白光LED;紫光LED芯片+蓝光荧光粉+红光荧光粉的二基色白光LED,以及紫光LED芯片+蓝光荧光粉+绿光荧光粉+红光荧光粉的三基色白光LED。测试了所有制备的白光LED在不同的直流电驱动下的色度坐标、相关色温和显色指数。     

白光LED固态照明光转换荧光体

报道了当前热点固态照明白光LED对所用光转换荧光体的特殊要求,从发光学和晶场理论出发,提出研发白光LED用荧光体的几种方案和原则.依据多年成果,特别阐述在稀土铝镓石榴石体系,氯硅酸钙及某些钨钼酸盐中,Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Eu²⁺及Mn²⁺离子的发光特性,能量传递,Eu²⁺的特征“阶梯状”光谱以及激活剂在晶体中所占据不同晶体学格位与发光性质的关联性.这些材料都可用于白光LED之中.实践证明,这些基础性研究和原理是研制白光LED用荧光体的基础.光转换荧光体与InGaN蓝光芯片结合可以获得符合严格标准的全色温(2700~8000K)的高显色性白光LED光源.白光LED及InGaN蓝光LED的光电性能与正向电流I_F密切相关,器件散热极为重要.提出的在不同I_F下,LED的相关色温差(ρT_c)可用来表征LED色温变化幅度及稳定性.