白光LED用新型Ce,Pr掺杂的YAG单晶荧光材料的光谱性能研究

为了改善白光LED用荧光材料效率低、均匀性差、光衰大、寿命短及物化性能差等不足,本文采用单晶荧光材料取代荧光粉来制备白光LED,并对白光LED用新型YAG单晶荧光材料的制备和光谱性能进行了研究.采用提拉法生长了白光LED用Ce∶YAG及Pr,Ce∶YAG晶体,并通过吸收光谱,激发、发射光谱对晶体材料的光谱特性进行表征.研究表明,Ce∶YAG单晶荧光材料可以被发射波长460 nm左右的蓝光芯片有效激发,产生一个范围为480~650 nm宽峰发射.通过Pr3+,Ce3+离子共掺杂可以有效补偿Ce3+离子单掺杂YAG荧光材料发光中的红色发光成分.     

光散射PC荧光树脂的制备及光学性能

以聚碳酸酯(PC)粉体、有机硅光扩散剂和YAG∶Ce荧光粉为原料,通过熔融共混法和高温压模法及减薄抛光工艺制备出不同有机硅光扩散剂质量分数的PC/YAG∶Ce光散射荧光树脂样品,通过SEM、XRD、透射光谱和PL的性能分析,表明：荧光树脂样品在500～800 nm光谱范围有较高的透光率,样品的主相都为Y₃Al₅O₁₂,在342和448 nm有两个激发波峰,发射光谱在532 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射,对应的荧光寿命在61.5 ns左右。把荧光树脂样品应用到白光LED器件的封装获得的光效为81.12 lm/W@100 mA, 说明PC/YAG∶Ce荧光树脂片适用于作白光LED封装的新型荧光材料。     

白光LED用新型MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷的发光性能

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体,通过高温煅烧2～4 h得到纯相MgAl2O4粉体,再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合,利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成,在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm.W-1,其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。     

白光LED用球形Y2.96Al5O12:0.04Ce3+荧光粉的制备及光致发光

采用水热-热解法制备了可用于实现白光LED的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)等对Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明:水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+粉体,该荧光粉可被460nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550nm的一宽带,且水热-热解法得到的YAG∶Ce3+粉体发射强度优于传统高温固相法合成的YAG:Ce3+荧光粉;通过积分球耦合荧光光谱仪对荧光粉与蓝光芯片配合所得白光LED的量子效率进行了测试,结果表明:水热-热解法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉绝对量子效率为88.40%,外量子效率为78.64%,色坐标为(0.453 8,0.531 8),色温为358 4K,该方法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉稳定性及数据测定的重现性较好,是一种适用于暖白光LED的高性能黄色荧光粉。     

激发波长和带宽对Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃发光性质的影响

采用双高斯函数拟合不同中心波长和带宽的LED芯片光谱,并根据荧光分光光度计的测量结果推算不同LED芯片激发下的Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的发射光谱和色温。结果表明,当芯片带宽不变,中心波长从370 nm右移到378 nm时,Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温逐渐下降。当芯片中心波长不变,带宽从10 nm增加到25 nm时,Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的色温变化与中心波长有关。在芯片发光稳定的前提下,带宽变化对Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温的影响小于中心波长改变的影响,故当Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃应用于LED发光时,需优先选择芯片的中心波长。     

Ce∶YAG荧光陶瓷封装白光LED的出光特性分析

利用ASAP光学分析软件,对Ce3+∶YAG荧光陶瓷封装白光LED的出光特性进行了模拟分析。结果表明,当Ce3+∶YAG荧光陶瓷掺杂浓度一定时,随着荧光陶瓷厚度的增加,LED的光效呈现出先增大后减小的趋势,其相关色温值则一直减小直至稳定在低色温,色坐标值将持续增大,在CIE图中移向黄色区域;荧光陶瓷的厚度存在最佳值,使得LED光效达到最大值,且随着荧光陶瓷掺杂浓度的增加,最佳封装厚度减小。随着陶瓷基片封装距离的增加,合成白光的光通量、光效和色坐标均逐渐增加,而色温值则逐渐减小,致使LED发光相对偏暖。     

发光可调控CDs@MOFs复合荧光材料制备及其在高显色白光LED中的应用

选用中性红和硫脲作为原料,制备出一种540 nm波长发射的新型黄光碳点(CDs)水溶液,具有激发依赖特性。选择Al-MOFs和Zn-MOFs分别作为CDs的载体基质,得到CDs@Al-MOFs和CDs@Zn-MOFs两种复合荧光材料,都显示出非激发依赖特性。而CDs@Al-MOFs和CDs@Zn-MOFs的最佳发射峰分别位于555 nm和612 nm,与CDs水溶液540 nm的发射波长相比,都出现不同程度的红移。通过对黄光CDs及其复合荧光材料进行TEM、XRD、FT-IR、XPS、UV-Vis和FL等系列表征,证明其发光机理是由CDs的表面态发光转变为分子态发光占主导地位。通过调整两种复合荧光材料的配比可获得不同发光性能的白光LED器件,当CDs@Al-MOFs与CDs@Zn-MOFs的质量比为1∶0.65时,器件的色温为3 968 K、显色指数达82.4,表明该碳点基复合荧光材料在白光LED领域具有广阔的发展前景和应用价值。     

GaN基低色温高显色白光LED

采用440nm短波长InGaN/GaN基蓝光LED芯片激发高效红、绿荧光粉制得高显色性白光LFD,研究了不同胶粉配比对LED发光性能的影响,结果表明,A胶、B胶、绿粉、红粉比重在0.5∶0.5∶0.2∶0.03时,在440 m蓝光激发下呈现了有两个谱带组成的发光光谱,分别是峰值为535 nm的特征光谱和643nm的特征光谱,胶粉通过均匀调配后能够有效的进行混光产生低色温白光,实验中最低色温可达3 251K,显色指数高达88.8,这比传统蓝光激发YAG荧光粉制得的白光LED色温更低,显色指数提高了26%.     

铜铟硫纳米晶/PMMA复合薄膜的制备与光学性质表征

铜铟硫(CuInS₂)纳米晶具有发射光谱宽、波长易于调控、量子产率高、合成成本低、容易与封装材料复合等优点,在远程白光LED结构中具有广阔的应用前景。远程白光LED结构是针对LED散热问题提出的一种新型封装结构,在这种结构中复合荧光涂层(复合薄膜)与蓝光芯片进行隔离封装,这种结构对复合薄膜中纳米晶的热稳定性的要求大大降低。首先合成出了不同发光波长的CuInS₂纳米晶荧光材料,然后将其封装到PMMA基质中制备了系列的CuInS₂纳米晶/PMMA复合薄膜。通过荧光光谱和紫外可见光谱的方法,针对纳米晶复合薄膜出现的发光波长红移以及不同发光波长纳米晶/PMMA复合薄膜透过率不一致的现象进行了详细研究。     

碳点-纤维素复合红色发光材料制备及性能EI北大核心CSCD

白光LED器件作为新一代绿色固态照明光源,已广泛应用于照明、液晶背光等领域,也与智能照明、物联网技术等高新科技产业密切相关。常用的蓝光芯片复合黄光YAG∶Ce^(3+)(Y 3Al 5O 12∶Ce^(3+))荧光粉的白光器件由于缺少红色光谱的成分,导致器件光谱较窄,显色指数较低,色温偏高。因此,红色荧光粉对改善白光LED的光色品质起到了重要作用。本文首先制备了红色碳点(量子效率28%),通过把红色碳点与纤维素复合,制备了红色荧光粉(量子效率为18%)。该红色荧光粉与黄光YAG∶Ce^(3+)荧光粉混合,封装得到暖白光。结果表明,相较于只有黄光YAG∶Ce^(3+)荧光粉封装的LED,红色荧光粉掺杂之后,在460 nm蓝光芯片的激发下,白光LED的色坐标由(0.30,0.33)变化到(0.33,0.35),色温从7396 K下降到5714 K,显色指数从78.2升高到82.9,实现了由色温高、显示指数低的冷白光向色温低、显色指数高的暖白光的调节。     

Ce3+/Eu2+共掺Ca3Si2O4N2荧光粉的光学特性

采用高温固相法制备了一种新型的白光LED用Ca3Si2O4N2∶Eu2+,Ce3+,K+荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析,结果表明:Ce3+和K+离子的掺杂没有改变Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试,发现样品在355 nm激发下得到的发射光谱为峰值位于505 nm的单峰,是Eu2+离子5d-4f电子跃迁引起的。Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉通过Ce3+和K+离子的掺杂,发光明显增强。当Ce3+的摩尔分数为1%时,荧光粉的发光强度达到最大值,是单掺Eu2+离子荧光粉发光强度的168%。通过光谱重叠的方法计算Ce3+→Eu2+能量传递临界的距离为2.535 nm。     

碳点-纤维素复合红色发光材料制备及性能

白光LED器件作为新一代绿色固态照明光源,已广泛应用于照明、液晶背光等领域,也与智能照明、物联网技术等高新科技产业密切相关。常用的蓝光芯片复合黄光YAG∶Ce~(3+)(Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3+))荧光粉的白光器件由于缺少红色光谱的成分,导致器件光谱较窄,显色指数较低,色温偏高。因此,红色荧光粉对改善白光LED的光色品质起到了重要作用。本文首先制备了红色碳点(量子效率28%),通过把红色碳点与纤维素复合,制备了红色荧光粉(量子效率为18%)。该红色荧光粉与黄光YAG∶Ce~(3+)荧光粉混合,封装得到暖白光。结果表明,相较于只有黄光YAG∶Ce~(3+)荧光粉封装的LED,红色荧光粉掺杂之后,在460 nm蓝光芯片的激发下,白光LED的色坐标由(0.30,0.33)变化到(0.33,0.35),色温从7 396 K下降到5 714 K,显色指数从78.2升高到82.9,实现了由色温高、显示指数低的冷白光向色温低、显色指数高的暖白光的调节。     

白光照明用YAG∶Ce荧光薄膜研究进展EI北大核心CSCD

YAG∶Ce荧光薄膜发光效率高、热稳定性好、散热快,在高功率高亮度白光照明,尤其是激光驱动白光照明(Laser-driven white lighting)领域具有广阔的应用前景。本文综述了近年来国内外YAG∶Ce多晶薄膜、单晶薄膜以及复合薄膜的制备技术及其性能特点,并展望了其在高性能白光LED和高功率激光驱动白光照明领域的应用前景。     

高温固相法制备ZnO∶Zn绿色荧光粉及其在近紫外LEDs中的应用研究

采用高温固相法在温度900～1 100 ℃,时间3 h的条件下制备出系列ZnO∶Zn荧光粉样品,并进行了封装应用研究。利用X射线衍射分析(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、荧光分光光度计(PL)和可见光光谱分析系统等手段对样品分别进行了表征分析。研究结果表明：所制备的荧光粉样品均具有ZnO晶型的六方纤锌矿结构,样品可以有效地被近紫外光激发,所发射的绿光光谱具有宽谱发射特征,峰位于502 nm归属于氧空位发射,同时940 ℃条件下制备的荧光粉样品具有最高的发光强度。结合近紫外LED芯片和RGB荧光粉分别制备出绿光LED和白光LED,其中绿光LED在不同驱动电流(250～500 mA)泵浦下表现出稳定的光谱发射特性,发射光谱谱型和色坐标基本未变,发射强度随电流升高而增加,所制备的白光LED在色温3 212 K时,显色指数达到94.1,发光效率为85.6 lm·W-1(@300 mA,9.3 V),在(250～500 mA)驱动电流泵浦下同时也表现出稳定的光谱发射特性,所制备的ZnO∶Zn绿色荧光粉对于制备高显色、高品质近紫外白光LED具有潜在的应用价值。     

LED激发有机材料MPPV的光谱分析

通过旋涂方法在玻璃片上涂敷一层有机材料MPPV,其中有机材料MPPV溶于有机溶剂四氢呋喃溶液中,MPPV:四氢呋喃的比例分别为25mg∶1mL,50mg∶1mL,100mg∶1mL,150mg∶1mL。然后分别使用蓝光、白光LED去照射有机薄膜层来研究其发光特性。结果表明:蓝光LED、白光LED均能激发有机材料MPPV使其在600～750nm区域产生红光光谱,且随着溶解质量分数的增加,光谱色坐标从(0.265 4,0.248 9)移向(0.395 4,0.288 0),发生红移。当MPPV:四氢呋喃的比例为100mg∶1mL时,拥有最好的显色指数86.1,实验中色温最低可达2 609K,这比使用蓝光LED激发黄色YAG荧光粉得到的白光LED色温更低。因此蓝光LED、白光LED通过激发有机材料MPPV可以显著提高LED的显色指数及发光性能。     

铈掺杂钆镓铝石榴石相玻璃陶瓷的光学及光谱参数

根据X射线衍射图谱对铈掺杂的钆镓铝石榴石相玻璃陶瓷的晶体结构进行分析,采用直径10英寸积分球结合CCD(charge coupled device)探测器系统,对蓝色半导体发光二极管激发下铈掺杂钆镓铝石榴石相玻璃陶瓷的荧光光谱进行测试,解析出样品发光的绝对光谱功率分布,推导出光量子数分布,求得荧光量子产率和组合白光的色坐标及其相关色温。结果表明,所调查的铈掺杂钆镓铝石榴石相玻璃陶瓷在蓝光LED激发下的荧光量子产率为29.2%,所获得组合白光的色坐标x=0.319,y=0.349,相关色温为6 086K。尽管该混晶陶瓷的荧光量子产率稍小于铈掺杂YAG玻璃陶瓷,但其与蓝光LED组合后发光的色温也明显低于后者,从而为舒适型LED照明玻璃陶瓷的进一步优化提供了新思路。     

硼酸对亚微米级Ca3Sc2Si3O12:Ce绿色荧光粉的制备及发光性能的影响

采用凝胶-燃烧法合成了Ca₃Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce绿色LED用荧光粉,用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱仪等对合成产物进行了分析和表征.结果表明:通过添加H₃BO₃做助熔剂,制得的荧光粉晶相纯正,颗粒形貌均呈现为较规则的类球形,而且所得荧光粉的粒径均小于1 μm.发射光谱呈现为一宽带,发射主峰位于505 nm,该宽峰对应于Ce³⁺关键词： 白光LED 荧光粉 3Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce')" href="#">Ca₃Sc₂Si₃O₁₂ ∶Ce 发光     

Tb3Al5O12∶Ce3+发光粉的微波辅助合成和性能表征

采用微波辅助合成-高温热处理制备了铈掺杂铽铝石榴石(Tb3Al5O12∶Ce3 ,简称TAG∶Ce)发光粉。用XRD、SEM、激发和发射光谱等对粉末的晶型、形貌以及发光性能进行了表征。结果表明,发光粉晶粒清晰、表面光滑,粒径在2μm以下。TAG∶Ce的激发光谱主激发峰在467nm,330nm左右存在次激发峰,375nm附近存在两个强度较弱的峰;发射光谱峰值波长为550nm,与传统固相法制备的TAG∶Ce基本一致。与传统高温固相反应法相比,此方法具有高效、节能、环保等优点。通过分析反应历程,证明了Tb2O3-Al2O3系统中Al离子的分扩散系数大于Tb离子的。     

Eu2+掺杂CaAlSiN3基氮化物红色荧光粉及其发光性能研究

白光LED作为新一代高效、环保型照明光源,被给予了极高的厚望。目前商业中白光LED主要采用蓝色LED芯片激发黄色YAG荧光粉的方式来实现白光,发光效率能达到理想值,但存在红色光谱区域缺失的问题,造成关键性指标显色指数偏低,限制了白光LED在橱窗照明、医疗照明和投影显示等高品质需求领域的应用。而目前研究较多有关红色荧光粉的光效与稳定性,对红色氮化物荧光粉的宽光谱设计研究尚有待深入探索。采用高温固相法成功制备出了高效宽光谱红色Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+荧光粉,通过X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪(PL)等测试技术对荧光粉样品的结晶度和发光性能进行了表征分析;基于第一性原理研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的晶体结构和能带结构,研究了Eu2+掺杂CaAlSiN3发光过程中的能量跃迁机理,从其微观性质方面分析探讨了荧光粉的光谱性能;基于蒙特卡罗理论和遗传算法建立了白光封装模型,并结合CaAlSiN3∶Eu2+进行了白光LED应用封装和测试,研究了CaAlSiN3∶Eu2+荧光粉的封装样品的光色特性。研究结果表明,利用高温气压炉合成Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+材料具有较高的结晶度,且微量的稀土元素Eu掺杂不会破坏其晶体结构,仍具有较好的稳定结构;通过PL光谱测试发现其具有极宽的激发光谱(200~600 nm),能被蓝光或者紫外LED芯片有效激发,当在450 nm波长激发下,荧光粉发出峰值为650 nm的发射光谱,光谱半高宽为91.4 nm,通过晶体的能带分布可知其发射光谱为5条高斯光谱曲线,归结于Eu2+的5d能级向4f能级跃迁, Ca0.937 5AlSiN3∶0.062 5Eu2+荧光粉的能量带隙为3.14 eV的间接带隙,主要是由Ca-3p, Eu-3d, N-2p, Al-3p, Si-3p电子态决定,使得材料发出红色光谱;通过建立白光光谱模型指导实现了白光LED应用封装,采用蓝光LED芯片与Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+红色荧光粉、β-sialon绿色荧光粉进行组合封装,光谱测试结果与白光封装模型模拟值(Ra=93.93,R9=72.77,Tc=3 400 K)的趋势接近,且获得了高效高显色性的白光LED(η=101 lm·W-1,Ra=92.1,R9=74.9,Tc=3 464 K), Ca0.992AlSiN3∶0.008Eu2+所提供的红光光谱能够有效地提高白光LED的显色指数,同时在LED的发光效率、色温和物理化学稳定性等方面具有极高的价值,是一种很有应用前途的高品质照明白光LED用红色荧光粉材料。     

基于Ce^3+∶YAG透明陶瓷的大功率LED和LD照明原型器件的发光性能:厚度和表面粗糙度的影响EI北大核心CSCD

采用高温真空烧结技术制备了0.5%Ce∶Y 3Al5O12(简称Ce∶YAG)透明荧光陶瓷,在透射模式下分别采用大功率蓝光发光二极管(LED)芯片(3.2 V×0.3 A)激发和LD蓝光光源(0.8 W,1.6 W)激发,系统研究了陶瓷厚度(0.3~2.3 mm)和表面粗糙度(322.86 nm,9.79 nm)等对照明原型器件的色温、显色指数和光电转换效率等发光性能的影响。结果表明,陶瓷表面有一定粗糙度可使原型器件的发光性能整体提高,其中用粗糙度为322.86 nm的Ce∶YAG透明陶瓷组装的原型器件分别获得了93.6 lm/W(蓝光LED激发)和178.5 lm/W(蓝光LD激发)的高光电转换效率。研究表明,通过调节Ce∶YAG透明陶瓷的厚度和表面状态,可有效提升高功率密度固态照明器件的发光性能。