Onlangs heeft een onderzoeksteam van het Department of Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials en het Department of Airborne Laser Technology and Systems, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences, vooruitgang geboekt in het onderzoek naar hoogwaardige keramische fosforen toegepast in LED/LD-verlichting met wit licht, en de relevante resultaten zijn samengevat in de titel "Onderzoek naar een thermisch robuuste oranjerode MgO-YMASG: Ce-composietfosforkeramiek voor LED/LD-verlichting met wit licht" en "Fabricage van Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 composiet keramische fosforen voor witte LED/LD-verlichting met hoge kleurweergave" en 'Fabricage van Al2O3-Ce: (Y, Tb)3( Al, Mn)5O12 composiet keramische fosforen voor witte LED/LD-verlichting met hoge kleurweergave zijn respectievelijk gepubliceerd in de Journal of Alloys and Compounds en Optical Materials.
De afgelopen jaren zijn door fluorescentie geconverteerde witte lichtemitterende diodes (WLED's) en witte laserdiodes (WLD's) op basis van YAG: Ce-fosforen op grote schaal gebruikt in de verlichtings- en weergavevelden vanwege hun energiebesparende, milieuvriendelijke, kleine formaat en een lange levensduur. Onder hen wordt Ce:YAG fluorescerend keramiek beschouwd als een belangrijk fluorescerend conversiemateriaal in WLED/WLD-apparaten vanwege hun hoge lichtopbrengst, goede chemische stabiliteit en relatief eenvoudig bereidingsproces. Naarmate het bedrijfsvermogen van blauwe LED's en LD's toeneemt, zullen de YAG: Ce-fosforkeramiek echter last krijgen van het fenomeen van thermische uitbarstingen en dus hun luminescentie-efficiëntie verminderen. Ondertussen leidt het ontbreken van een rode component in het emissiespectrum van YAG: Ce tot de lage kleurweergave-index (CRI). Daarom zijn het twee grote uitdagingen geworden om het fenomeen van thermische uitbarstingen te verminderen en de luminescentieprestaties van fluorescerend keramiek bij excitatie met hoog vermogen te verbeteren.
Fig. 1. Temperatuurafhankelijke trends van thermische diffusiviteit (a), specifieke warmtecapaciteit (b) en thermische geleidbaarheid (c) van MgO-YMASG: Ce composietfase fosforkeramiek
Fig. 2. Witte LED-emissiespectra (a), luminescentie-efficiëntie en kleurtemperatuur (b) van MgO-YMASG: Ce-fosforkeramiek en witte LD-emissiespectra (c) van 30 at% MgO-monster
In [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] heeft het onderzoeksteam met succes MgO-Y3Mg2AlSi2O12: Ce composietfase fluorescerend keramiek bereid door vacuüm sinteren in de vaste fase. Er werd aangetoond dat MgO naast de YMASG-fase kon bestaan, en de introductie van MgO als de tweede fase verminderde effectief de vorming van Y4MgSi3O13-onzuiverheden. Met de toename van het MgO-gehalte nam de thermische geleidbaarheid van de monsters toe van 5,13 W/ (m∙K) naar 8,96 W/ (m∙K), wat de thermische accumulatie van de fluorescerende materialen onder krachtige blauwe LED/K effectief verzachtte. LD-excitatie. De luminescentie-efficiëntie van de monsters was vergelijkbaar met die van YMASG: Ce-fosforkeramiek bij een MgO-gehalte van 30 gew.%. Dit geeft aan dat MgO de lichtextractie-efficiëntie van de composietfosforkeramiek aanzienlijk verbetert. De studie suggereert dat MgO-YMASG:Ce-composietfosforkeramiek veelbelovend is als rode fosformaterialen voor krachtige witte LED/LD-verlichtingstoepassingen.
In dit werk [Optical Materials 151, 115397 (2024)] bereidde het onderzoeksteam Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 composietfase fluorescerend keramiek voor door vacuüm sinteren in de vaste fase, en introduceerde Tb3+ om de kleurtemperatuurstijging van de keramiek te onderdrukken, terwijl Mn2+ werd gedoteerd om de kleurweergave-index te verbeteren. Tb3+ wordt geïntroduceerd om de stijging van de kleurtemperatuur te remmen, en de tweede fase van Al2O3 wordt geïntroduceerd om het fenomeen van thermische uitbarstingen effectief te verminderen. Onder laser- en LED-excitatie vertoonden de keramieken met 3 at% Ce3+ en 4 at% Mn2+ de hoogste CRI-waarden. Onder hen bereikte de CRI 75,6 onder laser-excitatie en 81,3 onder LED-excitatie. Dit werk toont aan dat door componentoptimalisatie Ce-Mn-Tb co-doping de kleurweergave-index van composietfase fluorescerende keramiek aanzienlijk kan verbeteren en het fenomeen van kleurtemperatuurstijging, en deze bevindingen zijn van groot belang voor het verbeteren van WLED/WLD-verlichtingsapparaten.
Fig. 3. WLED (a) en WLD (b)(c) prestaties van Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 composietfase fluorescerend keramiek gebaseerd op 3 at% Ce{ {8}} concentratie
