硅基金黄光LED器件性能及应用研究

可见光发光二极管(LED)范围内,因"黄光鸿沟"这一世界难题的存在,照明用白光LED主要通过蓝光LED芯片激发黄色荧光粉来实现.然而,由于荧光粉的光光转换效率在自身发热所产生的高温环境中易出现衰退的现象,导致荧光型白光LED在使用过程中容易出现光衰、色温飘移等问题.本团队在高光效InGaN黄光LED取得突破的基础上,利用高光效的红、黄光LED合成了一种新型的低色温LED光源器件,其具有无荧光粉、无蓝光的技术特点,本文称之为"硅基金黄光LED".当LED芯片工作电流密度为20 A/cm2时,硅基金黄光LED器件的色温为2170 K,光效为156 lm/W,显色指数Ra为77,当LED芯片工作电流密度为1 A/cm2时,光效可达217 lm/W.本文报道了这一新型LED器件的光效和色温随电流和环境温度的变化趋势,同时对该器件的空间光谱分布进行了优化研究.此外,开展了该器件的高温、高温高湿、冷热冲击等可靠性型式试验,验证了硅基金黄光LED器件具有高可靠性的特点.最后,本文介绍了硅基金黄光LED器件在道路照明、隧道照明等领域的示范应用,以及在母婴灯等家居照明领域的推广应用.     

福建物构所高效暖白光LED用红光荧光粉研究获进展

<正>白光LED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LED主要采用蓝光芯片激发YAG∶Ce3+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,YAG∶Ce3+荧光粉的发射光谱中红光组份不足,采用单一YAG∶Ce3+荧光粉较难获得低色温(Correlated Color Temperature,CCT4500 K)、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。为解决这一问题,需在器件中添加适当的红光荧光粉,以补充红光组份,从而制备     

Ce:YAG单晶复合红色荧光粉的制备及其在白光LED上的应用

采用提拉法生长了Ce:YAG单晶,并以Ce:YAG单晶取代传统Ce:YAG荧光粉用于制备白光发光二极管(LED),研究了Ce:YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响.由于460 nm 蓝光芯片激发的Ce:YAG单晶白光LED缺少红光成分,采用流延法将红色荧光粉CaAlSiN3:Eu2+涂覆在Ce:YAG单晶衬底上制备白光LED.制备的白光LED色度随红粉含量的变化由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温逐渐降低、显色指数上升.研究结果表明Ce:YAG单晶复合红色荧光粉的方式可以应用于大功率LED照明.     

白光LED用BaWO4∶Eu3+荧光粉的制备与光谱性能研究

采用水热法合成前驱体WO3！·0.34H2O,以此前驱体分别采用水热法和高温固相法合成BaWO4∶Eu3+荧光粉,并对此荧光粉的光谱性能进行了研究。实验结果表明：水热法制备的荧光粉BaWO4∶Eu3+与高温固相法制备的荧光粉具有相同的光谱性质;荧光粉BaWO4∶Eu3+的激发和发射光谱都是Eu3+的f→ f的特征峰,激发光谱的峰位分别为416 nm、464 nm、535 nm,且464 nm吸收最强;发射光谱的峰位分别为578 nm、592 nm、612 nm、703 nm,且612 nm的发射最强;由浓度实验得知其猝灭浓度为20at;。此荧光粉可与蓝光LED相匹配的红色荧光粉,可掺杂在传统白光LED(蓝光LED+黄色荧光粉YAG：Ce)中增加红光发射,弥补其显色性低的缺陷。     

蓝光激发BaLa2-xZnO5∶Eux荧光粉的合成及发光性能

采用柠檬酸溶胶凝胶法合成了一种蓝光激发的BaLa2-xZnO5∶Eux红色荧光粉,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对样品结构、形貌和光谱性能进行了表征.结果表明,该荧光粉为四方晶系结构,1100℃下结晶性能较好,粒径范围2～5 μm.Eu3+的最佳掺杂浓度为0.15mol;.BaLa2-xZnO5∶Eux荧光粉在468 nm处有较强的激发峰,能与蓝光芯片很好地匹配,是一种很有应用价值的蓝光LED红色荧光材料.     

白光发光二极管用CaAl2B2O7:Eu3+微晶的发光性质

利用高温固相法合成了CaAl2B2O7:Eu3+微晶.X射线衍射分析表明我们得到了纯相的CaAl2B2O7基质.样品在近紫外光和蓝光激发下能发出红光.发射光谱的主峰位于614nm,对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁.激发光谱中两个主峰位于401nm和471nm,分别与紫外和蓝光LED相匹配.并研究了电荷补偿剂和Eu3+的浓度对样品发光强度的影响.所有掺入电荷补偿剂(Li+,Na+和K+)样品的发光强度都比没有掺入电荷补偿剂的样品高.其中掺入Li+的样品的发光强度最高.Eu3+的最佳浓度为6;.CaAl2B2O7:Eu3+是一种有应用前景的白光LED用红色荧光粉.     

SrMoO4:Eu3+红色荧光粉的制备及发光性能研究

采用微波法合成了SrMoO4:Eu3+红色荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、场发射环境扫描电镜(FSEM)、荧光光谱(PL)等研究了该荧光粉的晶体结构、表观形貌及发光性能.结果表明,SrMoO4:Eu3+为类球形的纯相结构,激发峰为290 nm,396 nm及464 nm,发射峰为617 nm呈现良好的红光发射,可与蓝光LED芯片匹配.SrMoO4:Eu3+红色荧光粉可以被蓝光LED有效激发产生红光,是一种优异的YAG:Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉.     

AlGaN基深紫外发光二极管研究进展

深紫外光源在杀菌消毒、生化检测、紫外固化、紫外通信等方面具有巨大的应用前景,基于AlGaN半导体的深紫外发光二极管(LED)因具有无毒、体积小、能耗低、寿命长、波长可调等优势,得到了广泛的关注和研究.经过近二十年的研究开发,AlGaN基深紫外LED无论是发光效率和器件寿命都得到了巨大的提升,已逐步开始商业化.然而,相对于GaN基蓝光LED,目前AlGaN基深紫外LED的效率仍旧非常低,还有很大的提升空间.本文首先介绍了深紫外LED的发展现状,并分析了导致器件效率低的原因.然后,分别从内量子效率、光提取效率以及电光转换效率三个方面对目前AlGaN基深紫外LED的研究状况进行了系统的回顾,总结了目前提高发光效率的各种手段和方法.最后对AlGaN基深紫外LED的未来发展进行了展望.     

基于铈钆共掺杂YAG单晶荧光片的高光效白光LED

为了满足高功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)对荧光体的高性能要求,对白光LED用Cex Gd:YAG单晶荧光材料的制备和光学、电学、热学特性进行了研究.采用提拉法生长了CexGd:YAG(x=0.02,0.04,0.06,0.08)单晶,并借助于X射线衍射(XRD)、吸收光谱、发射光谱等对晶体的光谱特性进行了表征,同时也测试分析了相对荧光强度随温度的变化关系、基于不同Ce3+浓度Cex Gd:YAG单晶的白光LED性能参数.结果表明Cex Gd:YAG单晶在450 nm的蓝光激发下,产生一个500～650 nm的宽峰发射,在100℃高温下,其荧光光强比商用荧光体粉末高出10;.当Ce3+浓度为6;时,采用Cex Gd:YAG单晶荧光片的白光LED光效高达153 lm/W,是Ce:YAG和树脂荧光材料白光LED的两倍多.Cex Gd:YAG单晶荧光片,具有更高更稳定的荧光光强,制作的白光LED光效有明显提升,有望成为新型的商用荧光体.     

YAG: Ce3+,Pr3+荧光粉的制备和光谱特性研究

以稀土氧化物为原料,采用高温固相反应法合成了Ce3+,Pr3+共激活的钇铝石榴石蓝光转换材料.通过X射线粉末衍射和激发、发射光谱的测试进行表征,研究了掺杂Ce3+, Pr3+的钇铝石榴石荧光粉的晶体结构和光谱特性.结果表明:产物为立方晶系的钇铝石榴石结构,可被蓝光有效激发,并且通过Ce3+,Pr3+之间的能量传递激发镨离子发光,使荧光粉的红光成分有所增加,从而有望降低白光LED的色温,提高其显色指数.     

Mn4+掺杂氟化物红光材料的研究与展望

Mn4+掺杂的氟化物材料因其高效的窄带红光发射和宽带蓝光激发特性在改善白光LED显色性能和提高LCD背光源色域等领域展现出巨大的应用前景.本文主要介绍目前国内外关于Mn4+掺杂氟化物红光材料的主要制备方法和耐湿性能的有效改善途径,并从拓展应用的角度对材料微观形貌调控问题做出展望,为深入开展多类型光电子器件应用研究提供借鉴基础.     

LED用红色荧光粉NaGdTiO4∶Sm3+的合成与发光性能

采用高温固相法制备了白光LED用NaGd(1-x)TiO4∶xSm3+系列红色荧光粉,并对样品分别进行了X射线衍射分析和荧光光谱测试.结果表明,样品可以被紫外、近紫外和蓝光有效激发,在409 nm激发下,该荧光粉有三个主要发射峰,位于567 nm、607 nm和652 nm处,分别对应于Sm3+的4G/2→6H5/2、4G5/2→6H7/2、4G5/2→6H9/2的跃迁发射,其中607 nm处发射最强,呈现红色发光.当Sm3+的掺杂浓度为2.5mol;时,达到最佳的发光效果.因此,这种荧光粉是一种有应用潜力的白光LED红色荧光粉.     

共沉淀法制备LuGG∶Ce纳米荧光粉及其发光性能研究（英文）

采用共沉淀法合成了Ce~(3+)掺杂的Lu_3Ga_5O_(12)(LuGG∶Ce)纳米荧光粉,采用Rietveld结构精修的方法确定了其结构参数。用扫描电子显微镜(SEM)测定了所合成纳米荧光粉的形貌。在365 nm激发光激发下,观测到的发射光谱呈非对称宽带,中心波长为438 nm。通过高斯拟合得到该发射谱带包含中心波长分别为426 nm和470 nm的两个发射峰。LuGG∶Ce的发光色度坐标为(0.176 9, 0.180 3),对应为蓝光发射。结果表明,LuGG∶Ce适用于通过紫外光(UV)激发实现蓝光发射,在紫外光(UV)激发白光LED领域具有潜在的应用前景。     

共沉淀法制备LuGG∶Ce纳米荧光粉及其发光性能研究

采用共沉淀法合成了Ce³⁺掺杂的Lu₃Ga₅O₁₂(LuGG∶Ce)纳米荧光粉,采用Rietveld结构精修的方法确定了其结构参数。用扫描电子显微镜(SEM)测定了所合成纳米荧光粉的形貌。在365 nm激发光激发下,观测到的发射光谱呈非对称宽带,中心波长为438 nm。通过高斯拟合得到该发射谱带包含中心波长分别为426 nm和470 nm的两个发射峰。LuGG∶Ce的发光色度坐标为(0.176 9, 0.180 3),对应为蓝光发射。结果表明,LuGG∶Ce适用于通过紫外光(UV)激发实现蓝光发射,在紫外光(UV)激发白光LED领域具有潜在的应用前景。     

MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)红色荧光粉的合成及其发光性能研究

采用水热法制备了Pr3+激活的MMoO4∶Pr3+(M=Sr,Ba,Ca)系列荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及荧光光谱(PL)对该系列荧光粉的物相、形貌及发光性能进行了表征.结果表明:Pr3+的掺入没有改变荧光粉的主晶相,在450nm蓝光激发下,样品产生了红光发射,其中对应于Pr3+的特征跃迁3P0→3 F2位于647 nm的Ba9.98Pr0.02MoO4发射峰最强.MMoO4∶Pr3+ (M =Sr,Ba,Ca)红色荧光粉可以被蓝光LED有效激发产生红光,是一种优异的YAG∶ Ce3+黄色荧光粉的红光补偿粉.     

高效氟代联蒽类深蓝光材料的合成及OLED性能

为了开发新型多功能的蓝光电致发光材料与器件,设计并合成了一系列氟取代联蒽类材料(BAnFs),通过改变吸电子基团的取代模式,进而调节其光物理性能、热稳定性和能级.以CBP为主体、BAnFs为掺杂的器件表现出高效的深蓝光发光性能,对应的色坐标为CIE (0.15, 0.08),特别是对BAn-(3,5)-CF3器件的电流效率为3.05 cd/A,最大外量子效率(EQE)高达5.02;.同时BAnFs材料可作为高性能的蓝光主体材料,其EQE为3.56;~5.43;.因此,BAnFs可作为新型高性能的多功能蓝光发光材料.     

白光LED用绿色荧光粉Ba3(PO4)2∶Tb3+的发光性能研究

本文采用高温固相法制备出一种绿色荧光粉Ba3(PO4)2∶Tb3+,并通过X射线粉末衍射仪(XRD)和荧光分光光度计对所得荧光粉的结构和光谱性能进行了表征.结果 表明:Ba3(PO4)2体系中掺杂稀土离子Tb3+并没有引起结构的变化;荧光粉Ba3(PO4)2∶Tb3+的激发光谱的主峰位于485 nm,发射光谱的主峰位于548 nm、560 nm和647 rnm;荧光粉Ba3(PO4)2∶Tb3+中Tb3的最佳掺杂浓度为20mol;.由此可见,荧光粉Ba3(PO4)2∶Tb3是可被蓝光LED有效激发的绿色荧光粉.     

LED大型圆形阵列的光斑照度均匀性

应用LED芯片的照度公式以及LED大型圆形阵列照度分布的对称性,建立了研究LED大型圆形阵列照度均匀度的物理模型,推导出计算LED大型圆形阵列照度均匀度的公式.利用该公式研究了LED大型圆形阵列照度均匀度随阵列半径、随m值以及随目标距离的变化规律.得出:照度均匀度随阵列半径的增加而非线性地增大;照度均匀度随m值的增加而非线性地增大;照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小.这些规律为提高LED大型圆形阵列的照度均匀性提供了理论依据,也为LED大型圆形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法.弥补了之前研究LED阵列照度均匀性其研究方法上的不足.     

助熔剂优化白光二极管用Sr3SiO5∶Eu2+黄色荧光粉性能研究

本文采用传统的高温固相法在还原气氛下合成白光发光二极管用Sr3SiO5∶Eu2荧光粉,利用X-射线粉末衍射(XRD)和荧光光谱(PL)进行表征,研究不同助熔剂对所合成荧光粉发光性能的影响,并将荧光粉与蓝光GaN芯片封转成荧光转化的LED,研究荧光粉在发光二极管中的应用效果.实验结果表明,采用NaF和BaF2作助熔剂与加入H3BO3所合成的Sr3SiO5∶ Eu2+相比,有助于荧光粉结晶,使其具有更加优异的发光性能;封装后的白光发光二极管的特性也进一步表明,适量氟化物助溶剂的使用,可以优化白光发光二极管用黄色荧光粉的发光性能.     

碱金属和三价Eu离子共掺杂的碱土钼酸盐荧光粉发光性能

采用固相法制备了用于白光LED的Eu3+和碱土离子(Li+,Na+,K+)共激活的钼酸盐荧光粉AMoO4(A=Ca,Sr).通过X射线衍射图片看出,Eu3+和Na+的掺入降低了晶格参数,同时衍射峰强度明显增加.本文研究了荧光粉的激发光谱和发射光谱.它的激发谱覆盖了从240nm到500nm的范围,在470nm处有一个激发峰,这说明它能够被GaN LED发出的蓝光有效激发.发射谱表明它能够发射峰值位于616nm和624nm的红光.实验研究了碱土离子的量(摩尔分数)对AMoO4:Eu3+发光性能的影响,0.25是最合适的掺杂量.反应时间和反应温度对发光性能也有很大的影响.搅拌均匀的反应物在800℃灼烧3h得到的样品发光强度最强.