激光照明应用MgO-La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)复合荧光玻璃的制备及性能优化

荧光玻璃材料在激光照明领域具有良好的应用潜力,然而玻璃基质的低热导率特性导致其在工作条件下容易出现严重的热猝灭问题,进而降低发光性能。为了提升荧光玻璃的散热性能,本研究将高热导率MgO颗粒引入到了La_(3)Si_(6)N_(11)∶Ce^(3+)(LSN∶Ce^(3+))氮化物荧光玻璃中,制备获得了MgO-LSN∶Ce^(3+)复合荧光玻璃材料。通过优化制备工艺、MgO含量以及玻璃厚度,具有最优综合性能的复合荧光玻璃在激光激发下的发光饱和阈值达到了2.08 W/mm^(2),比无MgO荧光玻璃样品(1.5 W/mm^(2))提高了38.7%,最高光通量也相应地提升了44.6%,从383 lm提高到了554 lm。同时,由于散射性能的提升,MgO-LSN∶Ce^(3+)复合荧光玻璃的发光均匀性也得到显著优化。最后,通过进一步在复合荧光玻璃中引入红色发光的CaAlSiN_(3)∶Eu^(2+)(CASN∶Eu^(2+))荧光粉,并调节LSN∶Ce^(3+)和CASN∶Eu^(2+)之间的比例,可实现显色指数(Ra)达到85.5的高品质激光驱动白光光源。

固态照明用荧光玻璃的研究进展

固态照明器件(白光LED和激光照明)具有节能、环保、亮度高、使用寿命长等优点,在室内外照明和显示领域有广阔的应用前景。高功率和高品质的使用要求为光转换材料带来了严峻的挑战。荧光玻璃以烧结温度低、制备工艺简单、结构设计灵活等优势引起了国内外固态照明领域学者的深入研究。综述了固态照明用荧光玻璃的最新研究进展,系统地总结了单一块体荧光玻璃、复合块体荧光玻璃、荧光玻璃薄膜的组分、结构及制备方法,阐述了显色指数、相关色温、发光效率、热导率等性能参数的调控策略,对比分析了不同类型荧光玻璃的优缺点。最后,讨论了荧光玻璃亟需解决的发光饱和、荧光猝灭和器件封装等问题,展望了固态照明用荧光玻璃的发展趋势。

展陈空间智能控制用荧光玻璃制备及光学性能测试研究

针对传统LED封装材料导热性能较差问题,提出一种用于LED封装的荧光玻璃制备方法。试验对荧光玻璃的制备条件进行优化,然后对荧光玻璃的光学性能和应用性能进行研究。结果表明:在LuAG:Ce荧光粉质量分数为8%,CASN:Eu^(2+)荧光粉掺杂质量分数为20%, LuAG:Ce荧光玻璃厚度为1.0 mm的条件下制备的复合荧光玻璃光学性能最佳。此时,荧光玻璃的透过率约为70%,温度从室温上升至473 K时,荧光玻璃荧光强度降低至室温(298 K)时的79.6%,发光光效为90.65l m/W,色温为3 289 K,显色指数为91.6,表现出良好的透过性、热稳定性和光电性能。将复合荧光玻璃用于大功率COB器件的封装,可封装成大功率COB器件;通过对CASN:Eu^(2+)荧光粉掺杂浓度和荧光玻璃厚度进行调节,可调节LED色度,对白光LED光电性能进行有针对性的改善。

LED用荧光玻璃的制备及性能研究

以行星球磨得到的SiO2粉体和商用Ce:YAG荧光粉为原料,采用放电等离子体烧结技术(简称SPS)成功制备块体荧光玻璃。利用XRD、SEM、紫外/可见光分光光度计和荧光光谱仪等研究了Ce:YAG荧光玻璃的物相、显微结构、吸收和发光性能等。研究结果表明:SPS烧结制备的块体荧光玻璃样品主体是非晶相,同时荧光粉颗粒在玻璃基质中均匀分布,颗粒大小也未发生变化,这表明荧光粉晶体在SPS烧结过程中没有发生化学分解反应,在玻璃基体中得到很好地保存。该荧光玻璃吸收峰在460 nm左右,发射波长在530 nm左右。通过对不同含量荧光粉的荧光玻璃进行发光性能表征,发现荧光粉含量为3wt%的荧光玻璃性能最佳,以此封装的白光LED样品在800 m A电流驱动下,获得白光输出,色坐标为(0.33,0.38)。

用于白光LED的掺杂Ce-YAG荧光玻璃的研制

制备并测试了一种新的用于白光LED的掺杂Ce—YAG荧光玻璃。分别在1300～1500℃的空气和氮气中制备出Ce—YAG荧光玻璃。在对不同工艺条件下制得的样品进行了对比和分析的基础上，得到了较理想的制备工艺。结果表明，制得的Ce-YAG荧光玻璃被波长为465nm（蓝色LED的波长）的光波激发，于550nm处出现发射峰，表明该样品可应用于白光LED的封装。

烧结温度对硼硅基质荧光玻璃发光性能影响

采用共烧结法制备了硼硅基质Ce:YAG荧光玻璃,研究了烧结温度在600℃~900℃范围内,Ce:YAG荧光玻璃的发光强度变化和色坐标漂移规律。结果表明,随着烧结温度的升高,Ce:YAG荧光玻璃发光强度先增强后减弱,700℃烧结时,荧光玻璃获得最大发光强度;超过850℃烧结时,荧光玻璃无发光性能;同时,色坐标(x,y)发生漂移,且比相同烧结温度的荧光粉漂移幅度大。通过X射线粉末衍射仪、差示扫描量热分析仪和X射线光电子能谱分析仪测试分析表明:随着烧结温度升高,荧光粉中的Ce^(3+)被玻璃基质氧化成Ce^(4+),玻璃液体腐蚀破坏了荧光粉YAG晶体结构,降低了荧光玻璃的发光强度,从而导致色坐标劣化漂移。

荧光玻璃、热释光和光释光探测器性能比较

介绍了荧光玻璃探测器、热释光探测器和光释光探测器基本原理和近期发展,并总结了荧光玻璃、热释光探测器、光释光探测器的优缺点。荧光玻璃最大优点是长期稳定性好和可多次读取。热释光和光释光探测器具有灵敏度高、低探测阈、较好的稳定性和能量响应、环境适应性强等优点。但与LiF:Mg,Cu,P相比,α-Al2O3:C光释光探测器对可见光敏感和具有较高的有效原子序数(10.2)。

SPS烧结制备新型荧光玻璃材料

以实验室自制SiO2粉体和商用Ce∶YAG荧光粉为玻璃原料,采用放电等离子体烧结(SPS)技术,在1 200℃保温2 min烧结得到有望用于白光LED封装的Ce∶YAG荧光玻璃。用X射线衍射仪(XRD)、荧光光谱(PL)等方法对制备获得的荧光玻璃样品进行表征。结果显示,烧结并没有破坏Ce∶YAG荧光粉的晶体结构,且荧光玻璃主体相仍为玻璃体,该荧光玻璃在460nm具有强吸收峰,在此波长激发下发射出530 nm左右的黄光。研究结果表明,本实验制备的Ce∶YAG荧光玻璃是一种具有重要应用前景的LED封装用新型荧光材料。

稀土荧光玻璃

稀土荧光玻璃是由稀土元素掺杂在玻璃中,并利用稀土离子的光谱性质使基础玻璃产生可见荧光而形成的。稀土元素自由原子的基态电子组态有两种类型:[Xe]4f^n6s^2和[Xe]4f^(n-1)5d'6s^2其中[Xe]=1s^22s^22p^63s^23p^63d^(10)4s^24p^64d^(10)5s^25p^6。它们未饱和的4f电子,在紫外,可见等高能射线的激发下,从基态跃迁到激发态,然后再从激发态返回到能量较低的能态时,放出辐射能而发出荧光。在14种稀土元素中,Sm^(3+)、Eu^(3+)、Tb^(3+)、Dy^(3+)等离子。

基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

采用高温熔融法制备了Tb3+单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb3+在不同基质中从7F6到5D3和5D4能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb3+发射光谱的变化原因。结果表明:因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb3+在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb3+的5D3能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到5D4能级,故5D3能级发光(413 nm和436 nm)不明显;在磷酸盐基质中,Tb3+的5D3能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故5D3能级发光最强。在3种基质中,Tb3+从5D4能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb3+在不同基质中从7F6到5D4能级的实验振子强度顺序一致。

基于荧光玻璃的高效LED白光技术

采用高温熔融法制备了一定质量比例的SiO_2-YAG∶Ce^(3+)片状荧光玻璃,厚度为0.2 mm,分析其XRD物相、光学和SEM微观结构、PL光谱。结果表明:荧光玻璃保留了晶相,荧光粉颗粒在玻璃基质中均匀分布,荧光玻璃和荧光粉的激发响应关系一致。在465 nm蓝光激发下,发射波长均在535 nm附近,表明荧光玻璃除含有玻璃相,还有荧光粉的物质结构特性。将不同波长蓝光芯片与不同荧光粉含量的荧光玻璃进行封装测试,结果表明:器件的流明效率可达到234.81 lm/W;色温和显色指数均随荧光粉含量增加而单调下降,呈现高色温和低显色指数;荧光粉质量分数从6%增加至15%时,不同波长激发下的色坐标x与y呈现大致相同的线性变化率。采用450 nm激光激发荧光玻璃,测试样品温度变化发现温升较缓,温降迅速,耐热性能优越。实验结果表明,将荧光玻璃用于LED白光照明封装,能实现流明效率和耐热性能的大幅提升,形成良好的白光输出。

植物生长LED用Sr_(2)MgAl_(22)O_(36)∶Mn^(4+)荧光玻璃的制备与发光性质

采用两步烧结法低温制备了Sr_(2)MgAl_(22)O_(36)∶Mn^(4+)-(SiO_(2)-Al ^(2)O_(3)-ZnO-BaO)荧光玻璃(SMA∶Mn^(4+)-PiG)。通过X射线衍射、扫描电镜、光致激发和发射光谱、荧光衰减曲线等手段对其物相、成分与发光性能进行了研究。实验结果表明,形成PiG后,SMA∶Mn^(4+)荧光粉的物相和元素组成保持不变。不同SAM∶Mn^(4+)含量的PiG样品在328 nm光激发下,在661 nm处均显示强的发射带,归属于荧光粉中Mn^(4+)的2E→4A 2跃迁,发光光谱与植物光敏色素的红区吸收光谱匹配良好。随着荧光粉含量的增加,SAM∶Mn^(4+)-PiG的发光强度逐渐增大。15%SMA∶Mn^(4+)-PiG样品的内、外量子效率分别为26%和20%,低于SMA∶Mn^(4+)荧光粉的59%和40%。相比于SMA∶Mn^(4+)荧光粉,荧光玻璃的吸收效率和热稳定性略有提高。通过与高功率紫外芯片封装,SMA∶Mn^(4+)-PiG红光LED器件在100 mA驱动电流下展现了最高的电致发光强度。

荧光玻璃封装芯片级白光LED光热性能

芯片级封装是实现高光密度白光LED和减小封装体积的一种重要途径,而目前芯片级白光LED存在荧光层老化、荧光粉热猝灭等问题,严重影响白光LED的性能和可靠性。为此,本文结合荧光玻璃的技术优势,提出了荧光玻璃封装芯片级白光LED,并分析了白光LED光热性能。利用丝网印刷和低温烧结工艺在玻璃基片表面制备了荧光玻璃层,从而获得了晶圆级荧光玻璃片,再切割成芯片级荧光玻璃用于白光LED封装。分析了荧光玻璃层的微观形貌,荧光粉颗粒内嵌在玻璃基体中,膜层致密、无明显残余气孔;通过调节荧光玻璃层厚度优化了白光LED光学性能,当荧光玻璃层为120μm时,白光LED获得了最优光学性能,光效、色温和色坐标分别为111.8 lm/W、6876 K和(0.3074,0.3214);分析了荧光玻璃封装结构对白光LED光热性能的影响,荧光玻璃层靠近LED芯片封装具有更高的光效和更低的色温,同时白光LED表面温度更低。

Lu_(2)SrAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)荧光玻璃陶瓷膜-蓝宝石复合材料及其激光照明应用

“激光+荧光转换材料”产生强白光的方案已成为当下照明领域的研究热点之一。本文基于低温共烧技术制备了一种镶嵌Lu_(2)SrAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)(LSAS∶Ce^(3+))荧光粉的玻璃陶瓷膜-蓝宝石复合材料。研究表明,共烧时LSAS∶Ce^(3+)荧光粉受到的热侵蚀较少,共烧前后量子效率(~90%)未发生显著变化;并且该材料具有十分优异的抗热猝灭性能,~300℃时荧光积分强度仍保持了室温下的~70%,远优于YAG∶Ce^(3+)商用荧光粉。当蓝光激光功率密度达到3.0 W/mm^(2)时,材料产生发光饱和,此时光通量为100.49 lm,满足室内照明需求。我们推测,热致饱和与光致饱和是发光亮度无法进一步提升的原因所在。相信通过材料组分、制备工艺的优化和光场调控手段的引入,可进一步提高发光亮度,使之适用于户外照明。

连续可调宽光谱荧光玻璃的制备及性能

宽带荧光转换发光二极管(LED)用荧光玻璃具有良好的热稳定性和光学性质,可以避免传统的有机树脂封装荧光粉方案中存在的热稳定性差和重吸收问题,提高LED的使用寿命和发光效率。本文采用熔融淬冷法制备了一种连续可调宽光谱的Ce^(3+)/Mn^(2+)共掺氟硅酸盐玻璃,并对其发光性能进行了研究。为了探究Ce^(3+)/Mn^(2+)之间的能量传递,分别制备了掺Ce^(3+)、掺Mn^(2+)氟硅酸盐玻璃作为比对。结果表明,在紫外光激发下,可以观察到Ce^(3+)对Mn^(2+)发光的敏化现象,分别由掺Ce^(3+)荧光玻璃的蓝光发射和掺Mn^(2+)荧光玻璃的黄色发射,拓展为Ce^(3+)/Mn^(2+)共掺荧光玻璃的白光宽光谱发射,范围为380~780 nm;对比掺Mn^(2+)的荧光玻璃,Ce^(3+)/Mn^(2+)共掺荧光玻璃中Mn^(2+)的发光强度提升了3倍;随着Mn^(2+)浓度从0.8%增加到2.0%,Ce^(3+)向Mn^(2+)的能量传递效率从12.5%提升至24.2%。此外,通过调节紫外激发波长(353~369 nm),实现了从蓝光到红光区域的连续可调宽带发射。这种新型Ce^(3+)/Mn^(2+)共掺玻璃有望替代目前常规的多组分荧光粉LED光源应用于分光光度计、荧光光谱仪等光学领域。

白光LED封装用蛾眼化荧光玻璃制备及光学性能

针对荧光玻璃封装白光LED存在的全反射损耗问题,制备了一种蛾眼化荧光玻璃用于提高白光LED光学性能。采用光刻和刻蚀工艺在蓝宝石基片的单面上制作出蛾眼阵列结构,再利用丝网印刷和低温烧结工艺在蓝宝石的另外一面制备YAG∶Ce^3+荧光玻璃层,最后将制备的蛾眼化荧光玻璃用于白光LED封装。通过控制荧光层厚度可以有效调节白光LED发光性能,当荧光层厚度为40μm时,白光LED光效为77.8 lm/W,色温为6024 K,显色指数为69.5。与平面荧光玻璃封装结构相比,在100 mA电流下蛾眼化荧光玻璃封装结构的光效提高了24.9%。结果表明,蛾眼化荧光玻璃提高了白光LED光效,有利于促进荧光玻璃封装白光LED的实际应用。

Ce：YAG荧光玻璃的制备与光学性能

用Na_2O-Li_2O-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2硼硅酸盐体系的低熔点玻璃作为基质玻璃,采用两步熔融法制备了Ce:YAG荧光玻璃.利用SEM,EDS和荧光光谱仪对样品进行了显微结构和光学性能分析.实验结果表明:样品由玻璃基质和Ce:YAG晶粒组成,晶粒均匀地分散在硼硅酸盐玻璃基质中;样品在340和460nm处有两个激发峰,发射光谱在533nm处有一宽峰,属于Ce^(3+)的5d→4f特征跃迁发射.Ce:YAG荧光玻璃是一种可用于白光LED的新型荧光材料.

基于YAG∶Ce3+荧光粉复合Eu3+掺杂荧光玻璃的激光照明器件

采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu3+掺杂的Y3Al5O12∶Ce^3+荧光玻璃,对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试,表明稀土离子Eu^3+与YAG∶Ce^3+荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu2O3的YAG∶Ce^3+荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100mA下,经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试,掺杂质量分数1%YAG∶Ce^3+复合质量分数9%的Eu3+的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1lm/W。激光照明器件随着电流的增加,其显色指数逐渐增大,但增加幅度较小。

白光LED用荧光玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用荧光玻璃具有物化稳定性高、散热性能好以及能保持荧光粉自身优异性能的特点,可以有效避免传统白光LED封装中由于有机树脂裂解、黄化和荧光粉的降解而导致LED发光效率低、色坐标漂移、LED散热不佳等问题。本文概述了白光LED用荧光玻璃的制备方法及其应用,探讨了荧光玻璃在白光LED照明应用中的研究历程及其最新的研究进展,并展望了白光LED的进一步发展方向。

激光照明应用钇铝石榴石荧光玻璃显色性能优化

Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAG∶Ce^(3+))荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分,难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性,选用绿色发光Y_(3)(Ga,Al)_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(YAGG∶Ce^(3+))和橙色发光(Y,Gd)_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)(GdYAG∶Ce^(3+))荧光材料作为荧光玻璃中的荧光组分,获得了具有较高显色性能的荧光玻璃材料。详细研究了制备温度、荧光粉和玻璃粉的比例、YAGG∶Ce^(3+)和GdYAG∶Ce^(3+)荧光粉的比例以及样品厚度对其性能的影响。通过制备工艺及材料组分的优化,YAGG∶Ce^(3+)/GdYAG∶Ce^(3+)荧光玻璃样品在蓝色激光激发下的显色指数(Ra)可以达到79.7,相比YAG∶Ce^(3+)荧光玻璃提升了13.7%左右。具有最优Ra的荧光玻璃样品的发光饱和阈值为1.63 W/mm^(2),此时样品的发光效率可以达到163.14 lm/W,可应用于激光照明领域实现白光照明品质的提升。