可调色温的高显色指数LED白光光源的实验研究

采用暖白、绿、蓝LED混光和PWM调光技术,研究了光源的光谱、色温可调和显色指数特性。实验通过控制驱动电流的占空比,调节暖白、绿、蓝LED之间的光通量配比,实现了在3 000-6 500K范围内色温可调、Ra为85-95的高显色指数LED白光。混合光源的实验参数与理论计算值相一致。

LED白光对荔枝蒂蛀虫繁殖的影响及其田间防控效果研究

【目的】探索LED白光灯对荔枝蒂蛀虫成虫的繁殖生物学特性的影响及其田间控制效果,阐明田间利用LED白光灯有效控制荔枝蒂蛀虫发生危害的潜在原因,为该技术的大规模推广和应用提供理论依据。【方法】在暗期,观察荔枝蒂蛀虫成虫在不同光照度处理下的移动、补充营养、静息、交配、产卵5种活动行为的变化,并记录雌蛾产卵量、卵孵化率和成虫寿命;通过对荔枝园成虫数量、果实新鲜着卵量及蛀果率的调查,评估LED白光灯对荔枝蒂蛀虫的田间控制效果。【结果】与对照相比,5~10 lx的光照度显著抑制了成虫移动、交配和产卵行为;50~100 lx的光照度不仅显著抑制成虫的移动、交配和产卵活动,而且第一次交配和产卵的时间延迟3~4 d;当光照度增加到500 lx时,成虫基本处于静止状态。然而,夜间不同光照度对成虫寿命、卵孵化率等生物学特性无显著影响。荔枝园悬挂LED白光灯后,从第7天开始,灯光防控区无论是成虫数量、果实新鲜着卵量,以及蛀果率均显著低于对照组。【结论】LED白光夜间能抑制荔枝蒂蛀虫成虫的活动和繁殖,能显著降低该虫田间种群数量,并抑制成虫在果实上产卵,从而降低其危害率。

不同色温LED白光对铁皮石斛组培苗生长的影响

研究不同色温白光LED光照处理对铁皮石斛组培苗生长的影响,结果表明,色温3 000 K光照12 h处理下的铁皮石斛组培苗株高显著高于色温5 000 K和5 700 K处理,在色温5 700 K光照16 h处理下的铁皮石斛组培苗株高显著高于色温3 000 K和5 000 K处理,但与色温3 000 K光照12 h处理无显著差异,二者均显著优于荧光灯下培养材料。色温3 000 K处理的最大茎粗出现在光照16 h培养环境下;色温5 000 K处理的最大茎粗出现在光照14 h培养环境下;色温5700 K、不同光照时间处理间茎粗的差异不显著,但色温3 000 K光照12 h、色温5 000 K光照14 h、色温5 700 K光照16 h处理的铁皮石斛组培苗茎粗与荧光灯12 h下培养材料的茎粗无显著差异。不同光照环境下的铁皮石斛组培苗最低生根数量也在5条,达到铁皮石斛优质苗对根数的要求标准。研究结果表明,色温3 000 K LED白光完全可替代荧光灯应用于铁皮石斛组培苗培养,光照时间以12 h为宜。

基于LiNbO_3晶体的LED白光空间通信

白光LED具有绿色环保、亮度高、功耗低等优点,同时具有丰富的带宽,在照明的同时可将信号调制到LED上实现可见光信号传输,是信号载体的优秀候选者。文中设计了一个利用白光LED光源的空间无线光通信系统,采用了电光调制方式对白光LED光源进行调制,通过比较输入与输出的数字方波信号,证明了电光调制进行空间光通信的可行性并利用该系统演示了图像信号的采集、传输和恢复。

TiO_2含量对倒装LED白光封装的发光性能的影响

平面封装工艺正在应用于LED闪光灯等产品的制造。针对白光LED高光效、高散热、色温一致性的要求,利用新型的倒装LED芯片,并采用荧光粉和亚微米级TiO2颗粒分离的平面封装工艺制备白光LED,研究了不同TiO2掺杂硅胶的浓度对白光LED光通量、色温、显色指数等发光性能的影响。实验结果表明,0.4wt%的TiO2掺杂浓度比无TiO2掺杂的白光LED的光通量增长约6%,随着TiO2掺杂的质量百分比的继续增加,光通量逐渐减小。当TiO2的掺杂浓度到达5wt%时,光通量比无TiO2掺杂的白光LED的光通量减小了25%。在硅胶中掺杂TiO2能有效改善白光LED侧面漏蓝光的现象。

大功率白光LED荧光胶和荧光片玻璃封装的光热性能

大功率白光LED封装主要分为玻璃荧光片封装和荧光粉胶封装。本文提出一种用荧光胶封装大功率白光LED的方法,优化白光LED的发光面的均匀性,并分析了荧光胶封装和用荧光片封装的大功率白光LED的光热性能。实验结果表明,在1 400 mA电流驱动下,荧光胶封装白光LED的光通量为576.07 lm,比荧光片封装白光LED的光通量高15.5%,光转换效率为35.8%。在温度从25℃提升到125℃的过程中,荧光胶封装器件的亮度衰减了20%,色温从5 882.11 K提高到6 024.22 K。荧光胶封装的白光LED在常温下的热阻为1.7 K/W,与玻璃荧光片封装的热阻接近。在840 h高温高湿老化和1 600 h高温老化实验中,荧光胶封装的相对光衰均能稳定在97%。

配体调控CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)复合薄膜的合成、发光性能及白光LED应用

全无机CsPbX_(3)(X=Cl,Br,I)钙钛矿纳米晶(PNCs)的合成通常需要高温条件和惰性气体的参与,严重阻碍了其实际应用。本文首先利用2-甲基咪唑配体调控再结晶的方法在室温下成功地制备出具有优异发光性能的双相CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)PNCs,然后与多种聚合物结合制备出纳米晶复合薄膜。通过X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见吸收光谱等测试,证明了聚合物中的双相钙钛矿结构,筛选出综合性能优异的CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)@PDMS和CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)@EVA复合薄膜,并进行了发光二极管(LED)器件封装。通过Cs4PbBr6 PNCs和聚合物的双重保护,CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)@PDMS显示出超过80%的荧光量子产率(PLQY),CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)@EVA的水稳定性和空气稳定性得到了显著提高。最后,将CsPbBr_(3)/Cs_(4)PbBr_(6)@EVA复合薄膜成功应用于白光LED器件,其CIE色度坐标为(0.331,0.332),具有标准白光发射。

Te4+/Bi3+掺杂的Cs2SnCl6微米晶实现白光LED

金属钙钛矿卤化物因其优异的光学性能和易于溶液加工的特点而在下一代固态照明中受到广泛关注。尽管铅基钙钛矿具有可调谐的带隙、窄发射带和高载流子迁移率等优点,但其毒性大、稳定性差等缺点限制了其应用。在此,我们报道了Bi3+和Te4+掺杂的锡基钙钛矿Cs2SnCl6微米晶材料,Cs2SnCl6:Bi3+表现出由Bi3+的3P0,1 → 1S0跃迁引起的450 nm的蓝光发射,Cs2SnCl6:Te4+表现出由Te4+的3P0,1 → 1S0跃迁引起的570 nm的黄光发射。上述荧光材料的光致发光量子产率分别可达61.07%和63.73%,并且其在空气环境、热、水中都具有优异的稳定性。我们通过混合不同比例的Cs2SnCl6:Te4+和Cs2SnCl6:Bi3+微米晶可实现从暖白光到冷白光的调谐,其光输出色温(CCT)实现了从6237 K到7422 K的变化,最高显色指数(CRI)可达93。本工作表明过渡金属离子掺杂的无铅卤化物钙钛矿可作为高效荧光材料,实现高性能白光LED。

稀土发光材料在固体白光LED照明中的应用分析

在节能降耗的大背景下思考节能降耗的方式,并在实践中强调节能措施的具体利用,这对于实现绿色发展有显著意义。现如今,节能已经成为了社会发展的主题,所以探索21世纪新一代的节能光源是有显著价值的。就目前的资料研究来看,固体白光LED照明将会成为21世纪新一代的节能光源,所以思考固体白光LED照明发展实践中需要考虑的问题是非常必要的。我国稀土行业在技术改革与创新中总结出了不少技术和措施,这些技术和措施的利用推动了稀土行业的迅速发展。就目前的研究来看,稀土发光材料在固体白光LED照明中的潜力是巨大的,所以研究稀土发光材料的具体利用是非常必要的。文章对相关的内容做分析与研究,旨在为实践提供参考。

CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)窄带红色荧光粉的发光性能及其高显指暖白光LED应用

报道了一种新型的Mn^(4+)掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)红色荧光粉,详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数(显指)暖白光LED应用。CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)在130~200℃间脱水转化为CaTiF_(6):Mn^(4+),荧光光谱发生改变,重新吸附水分子可恢复到CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+),发光性能不可逆。重要的是,该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线(ZPL)和ν6振动峰,色坐标为(0.701,0.299),更接近人眼敏感的红光边界650 nm(色坐标x~0.72,y~0.28),有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出,Mn^(4+)在CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)中占据低对称性的格位,所受到的晶体场强度较弱,Mn—F键的共价性较强。另外,通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能,共掺小离子半径的Si^(4+)增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF_(6)·2H_(2)O:Mn^(4+)作为红光成分,获得了高显色指数(R_(a)=90,R_(9)=68)的暖白光LED,在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。

一种白光LED电荷泵电路的设计

白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)具有体积小、功耗低、发光效率高及寿命长等优点,可以用作中小型便携式电子产品的背光源。设计了一种白光LED电荷泵电路,该电路可以根据实时的电源电压值选择电荷泵的增益模式,在1X/1.5X/2X这3种增益模式中依次切换,且输出电压恒定在设定值,为白光LED的稳定发光提供稳定的驱动电压。进行全电路仿真,结果表明,当电源电压从5.5 V逐渐下降到2.7 V时,输出电压都近似为4.5 V,驱动电流约为20 mA。

白光LED用Mn^(4+)激活氟氧化物红色荧光粉研究进展

近年来,白光LED因其节能、环保、长寿命等优点已成为市场主流照明。高性能红色荧光粉是改善白光LED显色性的重要材料。Mn^(4+)激活氟氧化物红色荧光粉兼具了氟化物的良好发光性能和氧化物的高稳定性,当前已成为了一个研究热点。本文综述了多种以Mn^(4+)为激活剂的氟氧化物红色荧光粉,从晶体场理论以及热猝灭机理的角度出发,分类详述了各荧光粉晶体结构对发光性能的影响关系,以期为改善Mn^(4+)激活氟氧化物荧光粉发光性能提供理论指导。最后总结了Mn^(4+)激活氟氧化物红色荧光粉的优缺点和研究中存在的问题,并对未来的发展趋势进行了展望。

白光LED用YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉的制备及发光性能

白光LED是指稀土掺杂的荧光粉被蓝光芯片或紫外芯片激发后获得各种室温发白光的器件。该种光致发光的实现方式是一种新型全固态照明光源,具有节能、环保及绿色照明等优点,被誉为第四代照明光源。对于现代设施农业,480~500nm之间的蓝光有一种调整植物节律的作用,对植物生长是有益的。蓝光在绿色植物的光合作用和光形态中起着重要的作用,绿色植物通过叶绿素、胡萝卜素、叶黄素和光敏素来捕获太阳光进行光合作用,适合植物生长的LED灯可提高光合作用效率,但传统的光源由于光质问题难以调节光波长,在这种情况下,需要将太阳光谱成分中380 nm以下的紫外光转换成蓝光,可提高作物光能利用率。所以,高光效、高热稳定性蓝色荧光粉已成为全光谱照明、光生态农业等领域的重要材料。蓝色荧光材料在近紫外(NUV)芯片激发的白光用发光二极管(W-LED)的制造中起重要作用。采用高温固相法制备YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光光谱仪等检测手段对样品的物相结构、表观形貌及发光性能进行表征分析。结果表明:通过高温固相法1100℃下煅烧2 h可以制备出YVO_(4)∶Tm^(3+)蓝色荧光粉,粉体呈2μm左右的球形,激发峰位于319 nm紫外区域,发射峰位于479 nm蓝光区域,样品色坐标位于(0.1044,0.1224),是一种有望应用于白光LED的蓝色荧光粉。

用于白光LED稀土Eu掺杂SiAlON基荧光粉的发光性能

SiAlON基荧光粉因其优异的化学和物理稳定性,成为近年来发光领域的一个研究热点,尤其在LED等领域,受到研究者的热切关注。稀土掺杂SiAlON基荧光粉体有望成为新一代照明光源。由于缺乏青色光发射,往往会造成显色性能不足。本研究通过传统高温固相法合成了β-Si_(5)AlON_(7):Eu荧光粉,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等研究了其结构、形貌、元素和价态。通过光谱仪表征了样品的激发光谱以及发射光谱的波长范围并测试了热猝灭性能,发现激发波长覆盖紫外至蓝色光区域,并且发射光谱显示出典型的Eu^(2+)跃迁的宽谱。在300℃下,样品的发射光强度依然可达到室温强度的40%左右,热激活活化能(Ea)达到了3.7 eV,相比较商用YAG:Ce^(3+)(YAG)荧光粉,热稳定性有一定的提升。在与蓝色芯片复合后成功制备了高显色(显色指数Ra=87)的白色发光LED,对应的色温也达到了暖白光范围(CCT=4501 K)。本研究实现了SiAlON基青色发射,获得了热稳定性较为优异的荧光粉,在发光的可持续性能上也比商用YAG有明显优势。

白光LED用稀土荧光量子点材料研究进展

由于稀土掺杂荧光量子点材料具有发光性能优异、光吸收能力较强、化学性质较为稳定、荧光使用寿命长、荧光效率高,以及能耗低、环境友好等特征,在固态照明、平面显示、激光器件、生物成像、传感及生物检测等领域应用广泛。白光LED作为一种节能、环保、绿色照明的全固态照明光源得到广泛关注。结合本课题组对稀土荧光量子点发光材料的研究,对白光LED用稀土荧光量子点材料研究进展进行综述,并对未来发展前景和挑战进行展望。

CdCl_(2)后处理的Mn掺杂钙钛矿纳米晶光学性能及其白光LED

Mn^(2+)离子掺杂全无机钙钛矿(Mn^(2+)∶CsPbX_(3),X=Cl,Br)纳米晶(NCs)具有宽发射带、长斯托克斯位移和高量子产率等优势,在固态照明、光电探测和成像等领域有广阔应用前景。然而,目前Mn^(2+)掺杂的钙钛矿晶体量子产率很难超过70%,如何改善发光效率,同时调控Mn离子发射中心成为构建高质量白光LED的关键。文章通过CdCl_(2)后处理技术,进行室温下阳离子交换,获得了高效发光的Cd^(2+)和Mn^(2+)共掺杂的CsPbCl_(3)纳米晶。Mn的发射波长可以从604 nm连续调控到624 nm,实现稳定的红光发射。Cd离子掺杂改善了Mn-Cl八面体的晶体场环境,使Mn衰减寿命提高到1.32 ms。此外,通过绿色CsPbBr_(3)纳米晶和蓝-橙双色Mn∶CsPb(ClBr)_(3)纳米晶构建了高显色指数的暖白光发光二极管(WLED),其流明效率达60 lm/W,显色指数超过85。

白光LED用Eu^(3+)掺杂CaSnSiO_(5)橙红色荧光粉性能研究

通过两步固相法制备了一系列的CaSnSiO_(5)∶xEu^(3+)荧光粉,研究了该荧光粉的物相结构及其光学性质。根据荧光光谱,确定了Eu^(3+)的最佳掺杂浓度、临界能量传递距离以及平均寿命,并分析出浓度猝灭机制是电偶极之间的相互作用。在LED可能的最大工作温度范围内(393~423K)样品显示出了良好的热稳定性,最后,将样品与商用蓝粉和黄绿粉封装到395nm LED芯片上,在不同的驱动电流下LED样品发出明亮暖白光,且具有显色指数高(CRI>80)、色容差小(SDCM≤7)等优点。综上,所制备的CaSnSiO_(5)∶xEu^(3+)荧光粉在WLED上具有较好的应用前景。

基于离心工艺荧光粉沉降对白光LED光色品质的影响

在白光LED封装点胶过程中,荧光粉受自身重力影响产生不完全沉降,导致白光LED的色漂移和良品率低。通过离心工艺,使荧光粉加速沉降到蓝光芯片表面,测量离心转速和离心时间对白光LED的色坐标集中度、亮度和显色指数等影响。实验结果表明,离心工艺能有效减少色漂移和提升白光LED显色指数。

Gd^(3+)掺杂对白光LED用Y_(2.88)Al_(5)O_(12):Ce^(3+)荧光粉性能的影响

采用化学共沉淀法一次煅烧工艺制备了Y_(2.88-x)Gd_(x)Al_(5)O_(12):0.06Ce^(3+)(x=0~0.5)系列荧光粉,研究了Gd^(3+)掺杂对制备的荧光粉样品的晶体结构、发光性能和光色性能的影响。研究结果表明:Gd^(3+)掺杂没有改变样品晶体结构,晶胞参数先减小后增大;其激发光谱分布在320~520 nm,激发峰位于340 nm和450 nm处,可被蓝光InGaN芯片有效激发;在450 nm蓝光激发下,发射光谱强度先增大后减小,光谱峰位从533 nm红移到542 nm,色坐标点向白光坐标曲线移动。

(Lu_(0.99-x)Y_(x)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)宽带绿色荧光粉的制备、性能调控及其在高显色指数白光LED中的应用

高质量宽带绿色荧光粉是克服荧光粉转换白光LED(pc-wLED)“青光鸿沟”问题,实现高质量固态照明的关键.通过普适的固相法制备出尺寸均匀分散性良好的(Lu_(0.99-x)Y_(x)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)宽带绿色荧光粉.采用共掺杂Y^(3+)的策略对系列荧光粉的物相、形貌及发光性能进行调控,并采用X-射线衍射、Rietveld精修、场发射扫描电子显微镜及光致发光等检测手段对所得样品进行了系统的研究.研究表明(Lu_(0.99-x)Y_(x)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)荧光粉呈现宽带激发,激发范围覆盖200~400 nm波长区域,与商用紫外LED对应良好.在346 nm波长激发下,(Lu_(0.99-x)Y_(x)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)荧光粉在400~800 nm范围内呈现出宽带绿光发射,半峰宽(FWHM)可达135 nm,最强峰值约为510 nm,对应于Bi^(3+)的^(3)P_(1)→^(1)S_(0)跃迁.Y^(3+)掺杂可显著提高(Lu_(0.99-x)Y_(x)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)样品的结晶性及发光强度.采用所得的(Lu_(0.94)Y_(0.05)Bi_(0.01))_(2)WO_(6)与商用CaAlSiN3∶Eu^(2+)红色荧光粉、BaMgAl_(10)O_(17)∶Eu^(2+)蓝色荧光粉及365 nm紫外芯片制作出具有较高的显色指数(R_(a)=96,R_(9)=94),较低的相关色温(CCT=3846 K)高性能暖白光LED器件.