新一代白光LED照明用一种适于近紫外光激发的单一白光荧光粉

首次报道单一Sr2MgSiO5：Eu^2 材料的白光发射性质。发射光谱由两个谱带组成,分别位于470,570nm处,并具有不同的荧光寿命,归结为处于不同格位上的二价铕离子的发射,它们混合成白光。这两个发射带所对应的激发光谱均分布在250～450nm的紫外区,利用该荧光粉和具有400nm近紫外光发射的InGaN管芯制成了白光LED。正向驱动电流为20mA时,色温为5664K;发光色坐标为x=0．33,y=0．34;显色指数为85％;光强达8100cd／m^2。实验表明,器件的色坐标和显色指数等参数随正向驱动电流的变化起伏量小于5％,优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED,报道的单一白光荧光粉在新一代白光LED照明领域具有广阔的应用前景。     

白光LED用硅酸盐基质发光粉的制备及其封装特性

在还原气氛下采用高温固相法合成了Eu²⁺激活的硅酸盐基质白光LED用发光粉,运用扫描电子显微镜和荧光分光光度计分别对发光粉的形貌和激发、发射光谱进行了表征,并对其与YAG发光粉的封装特性进行了对比研究。结果表明,合成的硅酸盐基质白光LED用发光粉其激发光谱覆盖范围宽。采用不同波段的LED芯片进行封装时,和YAG发光粉相比,其色坐标、显色指数和流明效率波动不大,尤其是流明效率波动仅在8%左右,而且其老化性能也和YAG发光粉差别不大。对其和YAG LED的相对发射光谱研究表明,硅酸盐更适合暖白光LED的封装,硅酸盐发光粉粒径与封装流明效率规律变化的研究结果表明,较大粒径的硅酸盐发光粉有可能在大功率LED上有潜在的应用前景。     

近紫外激发BiOCl∶Dy~(3+)白光LED荧光粉的制备及发光性能研究

新型单一基质型白色荧光粉是当前白光LED荧光粉研究的热点。宽带隙半导体BiOCl物化性质稳定,声子能量低,晶体结构对称性低、极化性强,具有作为稀土掺杂荧光粉基质材料的潜质。采用固相法制备了BiOCl∶Dy3+及BiOCl∶Li+,Dy3+荧光粉,并采用XRD、激发和发射光谱研究了其结构和发光特性。XRD结果显示在500℃低温下即可成功合成出纯四方相的稀土掺杂BiOCl晶体,而Li+掺入可进一步提高样品结晶度。在389nm近紫外光激发下,荧光粉具有位于478nm(蓝)和574nm(黄)波段的Dy3+特征发射峰,并呈现较低的蓝黄光发射比例和优异的白光发射特性。相比单掺体系,Li+掺杂不仅使荧光粉发射增强,还实现了发光颜色的调节。研究结果表明,BiOCl∶Dy3+荧光粉制备温度低,具有良好的近紫外光激发和白光发射特性,其较低黄蓝光发射比例性质可能与BiOCl独特的晶体结构有关;上述特性使其可能成为一种新型的潜在近紫外激发白光LED荧光粉。     

紫外激发的LiCaPO4:Eu2+蓝色发光粉的发光特性

采用高温固相法合成了LiCaPO4:Eu2+蓝色发光粉,并对其发光特性进行了研究。该发光粉发射峰值位于470nm,属于Eu2+的4f65d1→4f的特征跃迁发射,与结构相似的LiSrPO4:Eu2+和NaBaPO4:Eu2+相比其峰值有明显红移。Eu2+在LiCaPO4晶体中可被250～440nm光有效激发,这与紫外发光二极管的发射光谱(350～410nm)匹配。考察了Eu2+的掺杂浓度对发光强度的影响,最佳掺杂摩尔分数为5%,摩尔分数超过5%后发生猝灭现象。浓度猝灭机理为电多极-电多极的交互作用。LiCaPO4:Eu2+是适合UV-LED管芯激发的白光发光二极管用高亮度蓝色发光粉。     

一种基于视觉评价的白光LED显色指数改进算法

现行的CIE显色指数对白光LED的评价结果存在与视觉感知不符的问题,需要新的显色指数计算方法或对CIE显色指数进行改进。提出了一种基于视觉实验改进的计算白光LED显色指数的新方法。通过色块样本的光谱反射比与光源相对光谱功率分布之间的关系,改进了显色指数计算公式,得到改进后的显色指数。把CIE显色指数与改进后的显色指数分别与视觉评价结果进行对比,证实了改进后的显色指数更符合视觉评价结果。     

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。     

一种预测白光LED相关色温的新方法

为了快速确定白光LED相关色温与黄色荧光粉浓度的关系,提出"中间参数A"的方法,以达到减少工作量,缩短工作时间,提高精度的目的。首先,通过理论分析推导出色品坐标与"中间参数A"的关系公式。然后,制备6组不同黄色荧光粉浓度的白光LED样品,计算出每个浓度对应的A值,拟合A值与荧光粉浓度的关系公式。在色品图上查找目标色温对应的色坐标,就可以利用"中间参数A"的方法预测目标色温对应的黄色荧光粉浓度。实验结果表明:利用"中间参数A"的方法生产的白光LED的色温与目标色温的误差在50 K以内。在预测高色温时,该方法比"直接探索色温与荧光粉浓度的关系"的方法的精度高一个数量级。而且利用该方法,采用2组不同荧光粉浓度样品相比于6组样品,在预测目标色温对应的荧光粉浓度时的相差量低于0.5%。因此,该方法具有耗时短、工作量少,精度高的优点。     

一种通用白光LED数学发光模型研究

白光LED发光模型是室内可见光通信系统设计与分析的重要基础。在对白光LED的光子出射机理进行分析和分类的基础上,提出了一种通用白光LED的数学发光模型。该模型以朗伯模式为基础,叠加不同分量的高斯模式,白光LED的结构和材质参数决定了模式的数量、权重和方向性。通过基于高斯-牛顿迭代的非线性回归估计算法,估算出各种类型白光LED发光模型的具体参数。仿真结果表明:该数学发光模型便于计算,适用于不同厂商生产的商用白光LED,模型数值与厂商数值之间相似度系数均大于95%,具有较高的准确性。     

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。     

新一代照明光源白光LED的发展概况

1概述 目前，常见照明光源存在一定的不足：真空器件体积大，易碎，发光效率低；日光灯短波紫外线激发波长更长的红绿蓝荧光粉发光，发光效率低，寿命短．体积小，效率高，能耗低，寿命长成为对未来新一代照明光源的基本要求，并且要使光源光谱的分布尽量接近太阳光谱，才能与眼睛的特性相匹配．满足这一条件最好方法就是用两种或多种色光合成白光．     

白光LED用红色荧光粉Sr2EuxGd1-xAlO5的制备及其发光性质

用高温固相反应法合成了Sr₂Eu_xGd_1-xAlO₅红色荧光粉,研究了荧光粉的晶体结构和发光性质。在紫外光和近紫外光激发下,样品的发射光谱由Eu³⁺的⁵D₀→⁷F_J(J=0,1,2,3,4) 特征发射组成,其中Eu³⁺离子的⁵D₀→⁷F₁(λ=590 nm)和⁵D₀→⁷F₂(λ=622 nm)跃迁发射的强度最大。当Eu³⁺离子的摩尔分数为 0.75时,样品的发光最强。研究结果表明,Sr₂Eu_xGd_1-xAlO₅荧光粉是一种在近紫外芯片白光LED上有应用前景的红光荧光粉。     

M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba,Ln=La,Gd,Lu)红色荧光粉发光性质的研究

用高温固相反应法合成了M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba,Ln=La,Lu,Gd)荧光粉,研究了荧光粉的发光性质。在紫外光和近紫外光激发下,样品的发射光谱由Eu~(3+)的5D0→7FJ(J=0,1,2,3,4)特征发射组成。其中Eu3+离子位于590 nm附近的5D0→7F1和位于620 nm附近的5D0→7F2跃迁发射的强度最强。荧光粉的激发光谱都是由O~(2-)-Eu~(3+)电荷迁移带和Eu~(3+)的f-f跃迁构成的。M_2Eu_xLa_(1-x)AlO_5(M=Ca,Sr,Ba)的O2--Eu~(3+)的电荷迁移带的峰位按Ca、Sr、Ba顺序向长波方向移动。研究了用La、Gd和Lu替代M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5中Ln的位置对样品发光的影响。给出了Eu~(3+)浓度对发光强度的影响。分析了M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5和M_2Eu_xLn_(1-x)AlO_5的荧光寿命。     

UV-LED Photo-activated Chemical Gas Sensors: A Review

Metal oxide semiconductor gas sensors operating under UV irradiation have been validated for detection of variety of chemicals in wide ranges of concentrations at room temperature. This article reviews recent advances in UV-activated metal oxide gas sensors in general and outlines the operating principles and sensing performance of UV-LED based sensors in particular. The sensing properties of several metal oxide semiconductors such as ZnO, TiO₂, SnO₂, In₂O₃, and metal oxide composites under UV-LED irradiation are individually presented and their advantages and shortcomings toward various gases are compared. Moreover, it is demonstrated that for the UV-LED based gas sensors, the performance can be improved by optimizing the sensor platform design and UV source parameters such as wavelength and power intensity. Further, it is illustrated that the gas sensing selectivity can be tuned by modifying the semiconductor layer structure or adjusting appropriate wavelength to an optimal value.     

近紫外激发白光LED用Eu~(3+)、Sm~(3+)掺杂Y_2MoO_6荧光粉的合成及发光性质

本文采用溶胶-凝胶法分别制备了Eu~(3+)和Sm~(3+)掺杂Y_2MoO_6荧光粉。产物的结构、形貌和发光性质分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发射光谱(PL)、激发光谱(PLE)及荧光寿命谱(Lifetime)等进行了表征。XRD证实产物为纯相单斜结构,空间群C2/c,SEM照片显示两种体系尺寸均在亚微米量级。激发光谱显示两种体系均能有效吸收近紫外波段光,并表现出良好的红色、橙红色发光性能。同时,深入研究了其发光机理、浓度淬灭效应及色度坐标。该系列荧光粉将在近紫外激发白光LED中有着潜在的应用价值。     

荧光粉封装方式对多芯片阵列LED封装效率的影响

针对荧光粉封装的多芯片LED,用Monte Carlo光线追迹的方法仿真光线在蓝光芯片和荧光粉中的传播,并分析了荧光粉封装方式对多芯片阵列LED封装效率的影响.结果表明:随着荧光粉层和芯片之间的距离增大,保型涂覆的LED封装效率先增加后减小,最大封装效率为59%;平面涂覆的LED在芯片间距为0.2mm、荧光粉层和芯片之间的距离为0.28mm时,封装效率为77.183%;荧光粉层的曲率半径对封装效率的影响较小.     

A Numerical Calculation for Electron Impact Excitation of Copper

The scattering of electrons by atomic copper has been studied using Born approximation and the concept of the generalized oscillator strength (GOS). Differential and total cross-sections for the excitation of the 3d¹⁰ 4p² P state are calculated at incident energies of 100 eV and are compared with other available experimental and theoretical data. The agreement between our calculation for the differential cross-section and the available experimental results is fairly good at the forward angles, while the agreement at large angles is poor. The calculated total cross-sections are compared with the experimental data and those predicted by several theories. It is found that our calculation for the total cross-sections are in a good agreement with the close coupling calculation of Msezane and Henry (1986a, Physical Review A 33, 1631) for incident energies greater than 20 eV. The integrated cross-section measurements of Ismail and Teubner (1995, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 28, 4164) are in good agreement with the present calculation.     

A novel yellow emitting phosphor Dy3+, Bi3+ co-doped YVO4 potentially for white light emitting diodes

Novel Y1 x yVO4:xDy3+,yBi3+(0.01 ≤ x ≤ 0.05,0 ≤ y ≤ 0.20) phosphors for light emitting diode(LED) were successfully synthesised by solid-state reaction.The calculation results of electronic structure show that YVO4 has a direct band gap with 3 eV at G.The top of the valence band is dominated by O 2p state and the bottom of the conduction band is mainly composed of O 2p and V 3d states.An efficient yellow emission under near-ultraviolet(365 nm) excitation is observed.Compared with the pure YVO4:Dy3+ samples,the Dy3+,Bi3+ co-doped samples show a more intensive emission peak(at 574 nm) and a new broad emission band(450-770 nm),due to the 4F9/2 6H13/2 transition of Dy3+ and the emission of the VO3 4 Bi3+ complex respectively.The optimum chromaticity index of Y1 x yVO4:xDy3+,yBi3+(0.01 ≤ x ≤ 0.05,0 ≤ y ≤ 0.20) is(0.447,0.497),which indicates that YVO4:Dy3+,Bi3+ has higher colour saturation than the commercial phosphor YAG:Ce3+.The effects of concentration of Dy3+,Bi3+,electric states and the photoluminescence properties are discussed in details.     

宽激发带稀土激活碱土金属硅酸盐发光材料特性研究

采用高温固相法合成了系列新的宽激发带发光材料M2MgSi₂O₇∶Eu, Dy(M=Ca, Sr);表征了各基质化合物的晶体结构;考察了碱土金属离子相互部分替代对晶体结构、光谱及发光特性的影响。荧光光谱和发光特性研究结果表明,该系列硅酸盐基质发光材料具有很宽的激发光谱,激发带均延伸到了可见区,紫外或可见光照射后可分别产生黄、绿、蓝不同颜色长余辉光发射。在450～480 nm区域间可以非常有效地激发Ca₂MgSi₂O₇∶Eu, Dy,于536 nm处产生强光发射,与InGaN芯片的蓝光复合可产生白光,表明该体系可用作白光LED的黄光发射发光材料。