Nedávno výzkumný tým z Oddělení pokročilých laserových a optoelektronických funkčních materiálů a Oddělení letecké laserové technologie a systémů, Šanghajský institut optiky a přesných strojů, Čínská akademie věd, dosáhl pokroku ve výzkumu vysoce výkonných keramických fosforů. aplikované v bílém světle LED/LD osvětlení a příslušné výsledky jsou shrnuty v názvu „Výzkum tepelně robustního oranžovo-červeného MgO-YMASG: Ce kompozitu fosforová keramika pro bílé světlo LED/LD osvětlení“ a „Výroba Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 kompozitní keramické fosfory pro vysoké podání barev bílé LED/LD osvětlení“ a „Výroba Al2O{{9 }}Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 kompozitní keramické fosfory pro vysoké podání barev bílá LED/LD illumination' byly publikovány v Journal of Alloys and Compounds a Optical Materials.
V posledních letech se fluorescenčně konvertované bílé světlo emitující diody (WLED) a bílé laserové diody (WLD) založené na YAG: Ce luminoforech široce používaly v oblasti osvětlení a displejů díky jejich energeticky úsporným, ekologickým a malým rozměrům. a dlouhou životností. Mezi nimi je fluorescenční keramika Ce:YAG považována za důležitý fluorescenční konverzní materiál v zařízeních WLED/WLD díky své vysoké světelné účinnosti, dobré chemické stabilitě a relativně jednoduchému procesu přípravy. Jak se však provozní výkon modrých LED a LD zvyšuje, fosforová keramika YAG: Ce bude trpět jevem tepelného prasknutí, a tím se sníží jejich účinnost luminiscence. Mezitím nedostatek červené složky v emisním spektru YAG:Ce vede k jeho nízkému indexu podání barev (CRI). Dvěma hlavními výzvami se tedy stalo, jak zmírnit jev tepelného prasknutí a zlepšit luminiscenční výkon fluorescenční keramiky při vysokovýkonném buzení.
Obr. 1. Teplotně závislé trendy tepelné difuzivity (a), měrné tepelné kapacity (b) a tepelné vodivosti (c) MgO-YMASG: Ce kompozitní fáze fosforové keramiky Obr.
Obr. 2. Bílá emisní spektra LED (a), účinnost luminiscence a barevná teplota (b) MgO-YMASG: Ce fosforová keramika a bílá LD emisní spektra (c) vzorku 30 at% MgO
V [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] v této práci výzkumný tým úspěšně připravil MgO-Y3Mg2AlSi2O12: Ce kompozitní fluorescenční keramiku vakuovým slinováním v pevné fázi. Bylo prokázáno, že MgO může koexistovat s fází YMASG a zavedení MgO jako druhé fáze účinně snížilo tvorbu nečistot Y4MgSi3O13. Se zvýšením obsahu MgO se tepelná vodivost vzorků zvýšila z 5,13 W/ (m∙K) na 8,96 W/ (m∙K), což účinně zmírnilo tepelnou akumulaci fluorescenčních materiálů pod vysoce výkonnou modrou LED/ LD buzení. Luminiscenční účinnost vzorků byla srovnatelná s účinností fosforové keramiky YMASG: Ce při obsahu MgO 30 % hmotn. To ukazuje, že MgO významně zlepšuje účinnost extrakce světla kompozitní fosforové keramiky. Studie naznačuje, že kompozitní fosforová keramika MgO-YMASG: Ce je slibná jako materiály s červeným fosforem pro vysoce výkonné bílé LED/LD osvětlení.
V této práci [Optical Materials 151, 115397 (2024)] výzkumný tým připravil kompozitní fázovou fluorescenční keramiku Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 vakuovým slinováním v pevné fázi a zavedla Tb3+, aby potlačila zvýšení teploty barev keramiky a zároveň dopovala Mn2+, aby se zlepšil její index podání barev. Zavádí se Tb3+, aby se zabránilo zvýšení teploty barev, a druhá fáze Al2O3 se zavádí pro účinné zmírnění jevu tepelného výbuchu. Při excitaci laserem a LED vykazovala keramika s 3 at% Ce3+ a 4at% Mn2+ nejvyšší hodnoty CRI. Mezi nimi dosáhl CRI 75,6 při excitaci laserem a 81,3 při buzení LED. Tato práce ukazuje, že prostřednictvím optimalizace komponent může společné dopování Ce-Mn-Tb významně zvýšit index podání barev kompozitní fáze fluorescenční keramiky a zmírnit jev zvýšení teploty barev a tato zjištění mají velký význam pro zlepšení osvětlovacích zařízení WLED/WLD.
Obr. 3. WLED (a) a WLD (b)(c) výkonnost Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 kompozitní fluorescenční keramika na bázi 3 at% Ce{ {8}} koncentrace
