白光LED蓝光转换材料的发光特性研究

用稀土氧化物作为原料,通过高能球磨与反应烧结的方法,在1 300 ℃合成了高纯度的铈激活和铈、钆共激活的钇铝石榴石蓝光转换材料,采用X射线衍射分析了产物的晶体结构,采用发射光谱和激发光谱研究了基质中Ce3+的发光特性以及Gd3+对它的影响。结果表明,产物为立方晶系的钇铝石榴石晶体,可以被蓝光有效激发,通过调整掺杂离子的摩尔浓度,荧光粉的发射波长可覆盖530～560 nm的黄绿光范围。利用荧光粉转换法制备了白光LED(light emitting diode, 发光二极管),在工作电流为20 mA、工作电压为3.5 V的条件下,所制备的白光LED色坐标x=0.310,y=0.323,光效26.131 m·W-1,显色指数81.8,色温6 605 K。     

用于可见照明的超宽带黄色荧光玻璃

报道了一种新的可用蓝光发光二极管（LED）有效激发的黄色发光玻璃.这种超宽带黄色荧光玻璃样品是在低硅钙铝酸盐玻璃基质中掺杂Ce³⁺,并采用熔融法制备的.通过对吸收光谱、激发光谱、荧光光谱以及不同激发源下荧光强度和峰值波长的测试,分析了样品的发光特性.并利用蓝光LED来激发样品,获得白光发射.从色坐标的计算和玻璃本身的优势来看,这一发光体系在照明和显示等方面具有很大的潜在应用价值.     

Ce∶YAG荧光陶瓷封装白光LED的出光特性分析

利用ASAP光学分析软件,对Ce3+∶YAG荧光陶瓷封装白光LED的出光特性进行了模拟分析。结果表明,当Ce3+∶YAG荧光陶瓷掺杂浓度一定时,随着荧光陶瓷厚度的增加,LED的光效呈现出先增大后减小的趋势,其相关色温值则一直减小直至稳定在低色温,色坐标值将持续增大,在CIE图中移向黄色区域;荧光陶瓷的厚度存在最佳值,使得LED光效达到最大值,且随着荧光陶瓷掺杂浓度的增加,最佳封装厚度减小。随着陶瓷基片封装距离的增加,合成白光的光通量、光效和色坐标均逐渐增加,而色温值则逐渐减小,致使LED发光相对偏暖。     

Tm3+/Tb3+/Eu3+掺杂硼酸盐玻璃陶瓷的 能量转换和发光性能

为获得单一基质的白光发射材料,采用熔融析晶法制备了Tm~(3+)/Tb~(3+)/Eu~(3+)掺杂的硼酸盐玻璃陶瓷。采用XRD、TEM、紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计对样品的结构、光谱特性和发光性能进行表征。实验结果表明:玻璃经(500℃+2 h)+(550℃+2 h)热处理后析出单一晶相BaAlBO_3F_2。在363 nm激发下,单掺Tm~(3+)、Tb~(3+)、Eu~(3+)的样品分别发出蓝光、绿光、红光。与玻璃样品相比,玻璃陶瓷样品的发光强度明显增加。通过改变Eu~(3+)离子浓度,玻璃陶瓷样品的色坐标由(0.291 8,0.331 1)变化为(0.388 1,0.338 2)。当Tm~(3+)、Tb~(3+)、Eu~(3+)的浓度分别为0.4%、0.8%和0.2%时,玻璃陶瓷样品的色坐标(0.333 9,0.335 7)和色温(5 427.92 K)与标准白光(0.333 3,0.333 3;5 454.12 K)极为接近。荧光光谱和荧光衰减结果证实,样品中存在Tm~(3+)→Eu~(3+)和Tb~(3+)→Eu~(3+)的能量传递。制备的玻璃陶瓷材料有望用于白光LED及其他光学显示器件。     

白光LED固态照明光转换荧光体

报道了当前热点固态照明白光LED对所用光转换荧光体的特殊要求,从发光学和晶场理论出发,提出研发白光LED用荧光体的几种方案和原则.依据多年成果,特别阐述在稀土铝镓石榴石体系,氯硅酸钙及某些钨钼酸盐中,Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Eu²⁺及Mn²⁺离子的发光特性,能量传递,Eu²⁺的特征“阶梯状”光谱以及激活剂在晶体中所占据不同晶体学格位与发光性质的关联性.这些材料都可用于白光LED之中.实践证明,这些基础性研究和原理是研制白光LED用荧光体的基础.光转换荧光体与InGaN蓝光芯片结合可以获得符合严格标准的全色温(2700~8000K)的高显色性白光LED光源.白光LED及InGaN蓝光LED的光电性能与正向电流I_F密切相关,器件散热极为重要.提出的在不同I_F下,LED的相关色温差(ρT_c)可用来表征LED色温变化幅度及稳定性.     

GaN基低色温高显色白光LED

采用440nm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LFD,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 m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 251K,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%.     

不同激发波长下Ce~(3+)-Tb~(3+)-Sm~(3+)共掺白光玻璃的发光性能

本文采用高温熔融技术制备了Ce3+-Tb3+-Sm3+三种离子共掺杂的硼硅酸盐透明玻璃.测试了紫外LED激发下Ce3+离子、Tb3+离子及Sm3+离子单掺与共掺样品的激发光谱及荧光光谱,通过对单掺及共掺样品荧光寿命的测试研究了Ce3+离子、Tb3+离子及Sm3+离子在玻璃基质中的能量传递机理.通过调整紫外LED灯的激发波长调整发光样品所发射光谱的色度坐标、显色指数及色温,得到适合人类生活、学习、工作的白光发光.     

白光LED极限流明效率的计算

对蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法的流明效率进行了理论计算。根据光度学原理,我们考虑到视觉函数V(λ)的修正,以色坐标为x=0.325,y=0.332,显色指数为81.5,色温为5 914 K的白光LED发光光谱为依据,计算了白光LED流明效率的理论极限:得出每瓦白光LED辐射光功率产生的光通量为298.7 lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10¹⁸。在理想情况下,注入一个电子-孔穴对产生一个蓝光光子,设荧光粉的量子效率为1,因此,注入的电子-孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1 W的光功率所需的电功率为1.51 W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电-光转换的理论极限流明效率为197.8 lm/W。     

叠层远程荧光薄膜光谱重吸收效应及封装应用

以无机绿色和红色荧光粉及有机硅胶为原料,采用高温模压法制备单层和叠层远程荧光薄膜,并结合蓝光板上多芯片光源封装出三种结构的白光LED发光器件(单层型,绿-红叠层型,红-绿叠层型).通过荧光分光光度系统、双积分球系统、可见光光谱系统和光谱照度仪等仪器测试了远程荧光薄膜中荧光粉的光谱重吸收特性和所封装白光LED器件的光色性能,并对机理进行了相应的分析.研究结果表明:远程荧光薄膜中红色荧光粉对绿光光谱产生明显重吸收效应,且透射红光光谱色度坐标移动满足线性关系y=-0.881 6x+0.922 5,R~2=0.998 6;叠层远程荧光薄膜可以明显提高所封装白光LED器件的空间色温均匀性,其中绿-红叠层型、红-绿叠层型和单层型白光LED器件空间色温差值分别为485K、487K和799K,空间各处色温的标准偏差和相对标准偏差分别为173.1、172.3、284.6和0.0373、0.052、0.066,同时绿-红叠层型白光LED器件的辐射发光效率达到三种结构中最高的301.1lm·W~(-1)(@350mA,9.2V).     

LED激发有机材料MPPV的光谱分析

通过旋涂方法在玻璃片上涂敷一层有机材料MPPV,其中有机材料MPPV溶于有机溶剂四氢呋喃溶液中,MPPV:四氢呋喃的比例分别为25mg∶1mL,50mg∶1mL,100mg∶1mL,150mg∶1mL。然后分别使用蓝光、白光LED去照射有机薄膜层来研究其发光特性。结果表明:蓝光LED、白光LED均能激发有机材料MPPV使其在600～750nm区域产生红光光谱,且随着溶解质量分数的增加,光谱色坐标从(0.265 4,0.248 9)移向(0.395 4,0.288 0),发生红移。当MPPV:四氢呋喃的比例为100mg∶1mL时,拥有最好的显色指数86.1,实验中色温最低可达2 609K,这比使用蓝光LED激发黄色YAG荧光粉得到的白光LED色温更低。因此蓝光LED、白光LED通过激发有机材料MPPV可以显著提高LED的显色指数及发光性能。     

Forsterite nano glass-ceramics doped with Cr<Superscript>4+</Superscript> ions for fiber lasers and amplifiers

Forsterite nano glass-ceramics doped with tetravalent chromium ions is synthesized, and the spectral and luminescence properties of this material are investigated. A technique for measuring the absolute quantum yield of Cr⁴⁺ luminescence is proposed and implemented experimentally. The luminescence spectra and the absolute quantum yield of Cr⁴⁺ luminescence of the forsterite nano glass-ceramics are compared with those of the forsterite single crystal and calcium aluminate glass doped with tetravalent chromium ions.     

Cl-离子修饰Ce3+掺杂SiO2材料发光峰的蓝移

采用溶胶凝胶技术通过添加Ce(NO3)3制备了掺杂Ce3 离子的纳米SiO2材料,进行了不同温度的氯化处理。采用电子能谱、吸收光谱以及荧光光谱对Cl-离子修饰Ce3 掺杂SiO2材料的成分及光学性能进行分析、测试,研究Cl-离子修饰对掺杂SiO2材料中Ce3 离子光学性能的影响。测试结果表明,经过氯化处理不仅可以明显提高Ce3 离子掺杂SiO2材料的发光强度,还可以使发光和激发波长产生明显的变化,发光波长由445 nm蓝移至390 nm,激发波长由326 nm蓝移至290 nm左右。这种转化具有可逆性,将经氯化处理的样品重新在空气中处理后,发光强度减弱,发光和激发波长也恢复到氯化处理前的位置。     

Ce~(3+)在碱金属-碱土金属硼酸盐体系中的光谱特性

研究了Ce3+在碱金属-碱土金属硼酸盐体系LiCaBO3,LiSrBO3和LiBaBO3中的光谱特性,发现Ce3+在该体系中均呈现非对称的宽谱发射,对应的发射光谱主峰分别为428,436和440 nm;分别监测三个主发射峰,所得激发光谱主峰分别为364、369和370 nm。研究了电荷补偿剂Li+,Na+,K+对3种材料发射强度的影响,结果显示,材料的发射强度明显提高,其中以掺入Li+时效果最明显。     

Er~(3+)/Ce~(3+)共掺TeO_2-Bi_2O_3-TiO_2玻璃的热稳定性和光谱特性研究

用高温熔融法制备了Er3+/Ce3+共掺新型碲酸盐玻璃(TeO2-Bi2O3-TiO2).采用差热分析方法研究了玻璃的热稳定性,测试并分析了不同Ce3+离子掺杂浓度下Er3+离子的吸收光谱、上转换光谱和荧光光谱特性.研究结果表明,制备的碲酸盐玻璃具有很好的热稳定性,玻璃析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg之差(ΔT=Tx-Tg)达到了185℃,高于其它文献的报道;同时,Ce3+离子共掺引入的能量转移(Ce3+∶2F5/2+Er3+∶4I11/2→Ce3+∶2F7/2+Er3+∶4I13/2)有效地抑制了Er3+离子上转换发光并显著增强了1.53μm波段荧光强度,而发射截面随着Ce3+离子掺杂浓度相应增大.优异的热稳定性以及光谱性能揭示Er3+/Ce3+共掺碲酸盐玻璃是一种潜在的制备宽带掺铒光纤放大器的理想增益介质.     

铈离子与银表面NAD自组装单分子层作用的SERS光谱研究

本文采用表面增强拉曼光谱,观察了稀土三价铈离子与银表面NAD自组装单层膜的相互作用。实验结果和PM3理论计算表明,三价铈离子是与NAD+分子中磷酸酯及核糖部分发生配位,从而影响单分子层的吸附结构。     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

硼酸镁中Ce^3＋,Gd^3＋对Dy^3＋发光的敏化作用

本文研究了铈、钆、镝激活硼酸镁的激发光谱、发射光谱、发光寿命和能量传递过程。     

荧光粉(Ca2.94-xLuxCe0.06)(ScMg)Si3O12的晶体结构和荧光性质

利用高温固相反应制备了一种由Lu改进的黄色荧光粉(Ca2.94-x LuxCe0.06)(ScMg)Si3O12(缩写为CKSMS:Ce3+),其中,0≤x≤0.94.同时研究了Lu含量对荧光粉的晶相、发光性质以及温度特性的影响.结果表明,Lu的引入导致荧光增强,其原因是由于Ce3+吸收增强而不是荧光粉内量子效率增加....     

Derivation of quantum yields for visible emission transitions of Sm in heavy metal tellurite glass

Under the pumping of violet lighting emitting diode, quantum yields for multichannel transition emissions have been determined in Sm³⁺-doped heavy metal tellurite glass for the first time. For the derivation, the necessary fluorescence spectra were measured and calibrated in an integrating sphere connected to a CCD detector with a 400 μm-core optical fiber. The spectral power distribution of the sample was derived from the measured spectra first, and then the quantum yields of the visible emissions of Sm³⁺ were calculated based on the distribution. The total quantum yield for four emission transitions of Sm³⁺ in visible region is 4.07%. Integrating sphere with a CCD detector is proven to be a reliable and reproducible method to characterize luminescence and laser materials.     

偏磷酸钙玻璃陶瓷的Raman光谱分析

测量了Ca/P摩尔比为0.45的偏磷酸钙玻璃及其在300~700℃下结晶化处理获得玻璃陶瓷的拉曼光谱,对谱峰的振动模式进行了指认,利用拉曼振动频率计算了P—O键长。光谱分析发现偏磷酸钙玻璃在300℃已经开始了结晶相变,不同温度下,sν(PO2)和sν(POP)谱带的振动频率基本不变,随着温度提高,谱峰强度增加,并出现了精细的指纹结构;玻璃陶瓷的表面和内部的结构不同,表面结晶化程度高于内部;结晶过程中,P—O键平均键长会发生变化,随着结晶化程度的提高,骨架上(POP)的P—O键平均键长减小,由159.96 pm变为158.27 pm,侧链(PO2)上的P—O键长增大,由147.90 pm变为149.02 pm。