Color-converted remote phosphor prototype of a multiwavelength excitable borosilicate glass for white light-emitting diodes

We report a unique red light-emitting Eu-doped borosilicate glass to convert color for warm white light-emitting diodes. This glass can be excited from 394 nm-peaked near ultraviolet light, 466 nm-peaked blue light, to 534 nm- peaked green light to emit the desired red light with an excellent transmission in the wavelength range of 400-700 nm which makes this glass suitable for color conversion without a great cost of luminous power loss. In particular, when assembling this glass for commercial white light-emitting diodes, the tested results show that the color rendering index is improved to 84 with a loss of luminous power by 12 percent at average, making this variety of glass promising for inorganic ＂remote-phosphor＂ color conversion.

Phosphor-free white light-emitting diodes

The multiple color-matching schemes that could improve the color rendering index for phosphor-free white LEDs are discussed. Then we review a few of the recent research directions for phosphor-free white LEDs, which include the development of monolithic GaN-based white LEDs and hybrid integrated GaN-based and A1GalnP-based white LEDs. These development paths will pave the way toward commercial application of phosphor-free white LEDs in the coming years.

Color-Tunable Hybrid White Organic Light-Emitting Diodes with Double Interlayers

An efficient color-tunable hybrid white organic light-emitting diode is demonstrated with double interlayers of 2,7-bis(carbazol-9-yl)-9,9-ditoylfluo- rene/2-(diphenylphosphoryl) spiroflu-orene (DMFL-CBP/SPPO1) inserted between blue fluorescent and yellow phosphorescent-emitting layers, and exhibits Commission Internationale de l’Eclairage (CIE1931) ranging from warm white (0.4368, 0.4497) to cool white (0.2781, 0.2896) with driving current density from 0.2 to 40 mA/cm2. The recombination of singlet and the triplet excitons in blue fluores-cent-emitting layer and yellow phosphorescent-emitting layer, respectively, can be modulated by both the thickness of these double interlayers and the applied current densities.

NaYSiO_(4)∶Ce^(3+)蓝色荧光粉的发光性质及其在白光发光二极管上的应用

采用高温固相法合成了NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)(0.01≤x≤0.05)系列蓝色荧光粉。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉在250~360 nm之间的宽带吸收能与紫外LED芯片很好地匹配。NaYSiO_(4)∶xCe^(3+)荧光粉中存在多个Ce^(3+)离子荧光中心,且在紫外光激发下表现出峰值波长位于414 nm附近的宽带蓝光发射。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉在300~350 nm紫外光激发下量子效率在25%以上。NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)荧光粉表现出优良的化学稳定性,在水中浸泡14 d后荧光强度和量子效率几乎不变。将NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉、商用(Sr,Ba)_2SiO_(4)∶Eu^(2+)绿色荧光粉和商用(Ca,Sr)AlSiN_(3)∶Eu^(2+)红色荧光粉涂覆于310 nm紫外LED芯片上制备得到了显色指数高达95的LED器件。当驱动电流从50 mA逐渐增大到300 mA时,制备的LED器件表现出稳定的暖白光发射,其色坐标几乎不变。上述结果说明,本研究报道的NaYSiO_(4)∶0.02Ce^(3+)蓝色荧光粉在紫外LED芯片驱动的白光发光二极管照明上有着潜在应用价值。

NaCa_(2)Mg_(2)(VO_(4))_(3)∶Eu^(3+)颜色可调荧光粉的熔盐法合成及其发光性能研究

以廉价的NaCl为熔盐,采用熔盐法合成了NaCa_(2-x)Mg_(2)(VO_(4))_(3)∶xEu^(3+)(0≤x≤0.10)系列颜色可调荧光粉,系统研究了合成条件、Eu^(3+)掺杂对样品结构及发光性能的影响。结果表明,反应温度为800℃、反应时间为0.5 h、原料与熔盐的质量比为1∶3是合成NaCa_(2)Mg_(2)(VO4)_(3)的适宜反应条件,所得样品为NaCa_(2)Mg_(2)(VO_(4))_(3)纯相,且结晶度高。样品微观形貌随着反应温度的升高由珊瑚状演变为表面光滑的不规则多面体。Eu^(3+)掺杂对NaCa_(2)Mg_(2)(VO_(4))_(3)的晶体结构影响较小,但对其发光性能影响较大。随着Eu^(3+)浓度(x)的增加,VO_(4)^(3-)的特征发射带强度逐渐减弱;而Eu^(3+)的特征发射峰强度先增大后减小,当x=0.06时,达到最大。故通过改变Eu^(3+)浓度,可对样品的发光颜色进行调制,从绿色可调制为黄绿色、黄色、黄白色、橙红色。荧光光谱与荧光寿命分析表明,NaCa_(2)Mg_(2)(VO_(4))_(3)∶Eu^(3+)体系中存在VO43-到Eu^(3+)的能量转移过程,能量转移效率约为23%;热稳定性分析结果表明,当温度从室温(298.15 K)升高到398.15 K时,NaCa_(1.94)Mg_(2)(VO_(4))_(3)∶0.06Eu^(3+)荧光粉在614 nm处的主发射峰强度可保留起始值的68.4%,表现出良好的热稳定性。

低蓝光的白光LED制备与评价指标修正

基于GaN基蓝光LED激发荧光粉制备的白光LED已取得广泛应用,然而,照明光源中蓝光成分对人体健康、昼夜节律的影响逐渐受到关注。针对蓝光伤害问题,提出了修正后的蓝光危害占比指数(B_(mr)),以更合理地评估白光光源的蓝光危害指标;针对夜间照明用白光LED对人体昼夜节律的影响,使用商用蓝/紫光LED系统研究了激发波长、以及荧光粉种类和配比对暖白光LED的健康、护眼指标的影响。研究发现,基于410 nm波长紫光LED制备的暖白光LED光源的B_(mr)和褪黑素敏感区间光功率占比指数(M_(r))分别仅为4.2%和9.2%,接近于卤素灯的水平,显著优于商用高品质暖白光LED,为夜间低蓝光舒适护眼、低褪黑素干扰的健康照明提供了新选择。

Angular color uniformity enhancement of white light-emitting diodes by remote micro-patterned phosphor film

Angular color uniformity(ACU)is a key factor used to evaluate the light quality of white-light emitting diodes(LEDs).In this study,a novel double remote micro-patterned phosphor film(double RMPP film)was used to enhance the ACU of a remote phosphor(RP)down-light lamp.A conventional RP film and remote phosphor film with single micro-patterned film(single RMPP film)also were examined for comparison.The angular correlated color temperature(CCT)distributions and the optical performance of the films were experimentally measured.The measurement results showed that double RMPP film configuration exhibited better color uniformity with a CCT deviation of only 441 K,compared with 556 K for the single RMPP film configuration and 1390 K for the RP film configuration.A simulation based on FDTD and ray tracing combined method also confirmed the ACU improvement.In addition,compared with the conventional RP film,the luminous efficiency of single and double RMPP film configurations was increased by 6.68% and 4.69%,respectively,at a driving current of 350 mA.The enhancement of the ACU and luminous efficiency are due to the scattering and mixing effect of the micropatterned film.Moreover,the double RMPP film configuration had better CCT stability at different currents than the other two configurations.The results demonstrated the effectiveness and superiority of double RMPP film in white LED applications.

Luminous efficacy and color rendering index of high power white LEDs packaged by using red phosphor

We packaged a series of high power white LEDs by covering the blue LED chips with yellow phosphor, red phosphor and the two phosphors mixed by appropriate mass ratio, respectively, and discussed the excitation and emission spectrum of yellow phosphor and red phosphor and the characteristics of the LEDs. We found that the luminous efficacy of the white LEDs covered with the two phosphors mixed by appropriate mass ratio was lower than that of the white LEDs covered with yellow phosphor, but the color rendering index was improved observably.

荧光粉对白光LED色温和显色指数影响的研究

文章介绍了蓝光LED涂敷YAG荧光粉形成白光的原理。通过在1瓦蓝色LED芯片上涂敷荧光粉实验,获得了荧光粉对白光LED性能影响的实验数据。实验表明,黄粉和红粉混合使用,可以提高显色指数,红粉所占比例在7%～25%,显色指数最高达到92;不同品牌的荧光粉达到最高显色指数红粉所占比例有一定差异。控制荧光粉和胶体的涂覆量,可以降低LED色温的离散性,通过荧光粉对白光LED色温和显色指数性能参数影响的研究,为企业改善白光LED性能参数提供理论分析和实验数据。

近紫外芯片激发三基色荧光粉制作的白光LED

使用发射波长为395～400 nm的近紫外LED芯片来激发发射峰值波长分别在615,505和445 nm的红绿蓝三基色荧光粉,建立三基色荧光粉混光理论模型,制作不同色温下高显色指数白光发光二极管,研究其光电特性。实验结果表明,采用近紫外激发的三基色白光器件色温为3 000～9 000 K范围内,其显色指数均能保持在80～90之间;当色温大于5 000 K时,显色指数可以达到85;测试结果与理论计算吻合良好。最后,实验证明加入TiO2粉末可消除白光LED中残余近紫外线,三基色荧光粉白光LED色度参数受工作电流变化的影响较小。

荧光粉在高显色性白光LED中的应用研究

本文研究了由GaN基蓝光芯片和不同颜色荧光粉组成的三个白光LED系统,提出了改善白光LED显色性的解决方案。研究结果表明,在蓝光LED芯片与黄粉系统中,在一定范围内,随着粉胶比浓度逐渐减小,即增加蓝光出光量,显色指数会逐渐增加,光效持续降低;当采用黄粉和红粉时,发现不仅要观察基本的R1-R8值,还要考查R9-R15值,通过优化黄粉和红粉的比例,可以得到显色指数为81.3的暖白光LED;进一步要使暖白光LED的显色指数达到90或以上,同时又要维持较高的发光效率,证明可以通过采用黄粉+红粉+绿粉来代替只用红粉+绿粉的系统来实现。

单一基质白色荧光粉Ca_9Al(PO_4)_7:Ce^(3+),Dy^(3+)的制备与发光性能

采用高温固相法在还原气氛下合成了Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+荧光材料,并对其发光特性进行了研究。XRD测试表明所合成样品为纯相Ca9Al(PO4)7晶体。在268 nm紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Ce3+呈现峰值位于363 nm的宽带发射。在350 nm近紫外光激发下,Ca9Al(PO4)7:Dy3+发射光谱为窄带谱,主峰分别位于483 nm和574 nm,对应Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2特征跃迁,呈黄白光发射。荧光光谱表明:Ce3+,Dy3+共掺之后,Ce3+不仅对Dy3+的特征发射有明显的敏化作用,而且通过调节Ce3+和Dy3+的掺杂比例,可实现从黄白光到白光的颜色变化。研究发现:Ca9(1-x-y)Al(PO4)7:xCe3+,yDy3+样品中,掺杂离子的最佳摩尔分数为x=0.02,y=0.02,此时色坐标为(0.306,0.313)。

GaN基低色温高显色白光LED

采用440 nm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LED,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 nm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3 251 K,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%。

白光LED用KNaCa_2(PO_4)_2∶Dy^(3+)材料的制备与发光特性研究

采用高温固相法制备了KNaCa2(PO4)2∶Dy3+发光材料并对其发光特性进行了研究。光谱显示,KNaCa2(PO4)2∶Dy3+激发谱为300～500nm范围内的一系列锐谱,可被InGaN管芯和蓝光有效激发。尤其在385nm紫外光激发下,样品呈现较强白光发射,主发射峰位于485和577nm,对应Dy3+的4F9/2-6 H15/2、4F9/2-6 H13/2跃迁,形成"黄+蓝"单一基质白光。研究了Dy3+掺杂浓度对KNaCa2(PO4)2∶Dy3+发光性能的影响,随Dy3+浓度增加,发光强度先增大后减小,最佳掺杂浓度为0.04mol,Y/B值在较小范围内先增大后减小。根据Dexter理论分析其浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。测量并标定了Dy3+不同浓度下样品的色坐标均呈现白光发射。研究表明,KNaCa2(PO4)2∶Dy3+材料是一种适合紫外-近紫外-蓝光激发的单一基质白光荧光粉。

Eu^(3+)对Ba_3La(PO_4)_3:Dy^(3+)白光荧光粉发光性能的影响及发光机理的研究

采用高温固相法制备了Ba_3La_(1-x-y) (PO_4)_3:xDy^(3+),yEu^(3+)白光荧光粉,并通过XRD和荧光光谱性能分析手段对样品的物相组成、发光性能和发光机理进行了研究。结果表明:由于Eu^(3+)的掺杂影响了Ba_3 La(PO_4)_3:Dy^(3+)荧光粉的晶体场环境,在Dy^(3+)的~6F_(9/2)能级与Eu^(3+)的~5D_0能级间发生交叉弛豫,并通过能量共振转移,Dy^(3+)向Eu^(3+)传递能量,Ba_3 La_(1-x-y)(PO_4)_3:xDy^(3+),yEu^(3+)荧光粉在350 nm紫外光激发下同时出现了Dy^(3+)和Eu^(3+)的特征发射,发射光谱中增加了红光成分,改善了色温。实验得出Dy^(3+)和Eu^(3+)掺杂浓度分别为0.08和0.06时,荧光粉的发射光最接近于理想白光。

高效暖白光器件的廉价制备及其相关材料研究

低色温光源由于其对抗黑变激素具有较低的抑制作用而成为生理友好照明的首选.同时,高的能量效率对于节能也至关重要.本课题采用温和的溶液旋涂方法分别制备了含互补色、三基色和四基色磷光染料的单层有机白光二极管（WOLED）.经过优化 WOLED的结构,实现了宽亮度范围内100-10000 cd/m2的低色温（low－CCT）白光发射.CCT低至2500 K以下、显示指数（CRI）高达到83、电流效率在亮度为1000 cd/m2时达到了17．8 cd/A,与传统的白炽灯功效相当.高发光性能、廉价制备成本及生理友好的特性表明,本工作制备的器件是益于人类健康的照明光源尤其是夜间照明光源的理想选择.

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,C l,B r)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用几种Eu^(2+)激活的红色荧光体的性能

本文对固态照明白光LED用Eu2+激活硫化钙、Eu2+激活的氮化物和氮氧化物三种高效红色荧光体的物理化学和发光特性进行对比和分析。氮(氧)化物红色荧光体的性能稳定。四种材料适合用作InGaN蓝光LED光转换红色荧光体,和YAG∶Ce黄粉组合,使制作的白光LED的显色指数Ra大大提高,有利实现LED普通照明。

间隙型白光LED荧光粉层涂敷的研究

针对现有远程荧光封装光源空间色温分布不均匀的问题,提出了一种间隙型荧光粉涂敷方法。通过在透明基板的不同位置上预留环状间隙,以及控制环状间隙的宽度来调节空间色温分布。理论分析和仿真都表明了这种方法能够改善空间色温分布均匀性,实验结果显示,在56 mm直径的透明基板上,随着环形间隙直径或者间隙宽度的增大,最小的色温差异先减小后增大。当环形间隙直径为44 mm,间隙宽度为1 mm时,白光LED的最小色温差异达到752 K。

两基色、三基色和荧光粉转换白光LED配色研究

根据色度学基本原理,对荧光粉转换白光发光二极管(LED)和两基色、三基色白光LED进行了配色计算,得到了距离理想白光点色度坐标(1/3,1/3)小于0.5%范围内的众多基色组合,同时对光视效能、显色指数和荧光粉转换效率等参数进行了分析,提出了荧光粉转换白光LED和两基色、三基色白光LED的最佳基色组合,并在实验上对荧光粉转换白光LED进行了验证。