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超强激光科学卓越创新简报
(第一百五十八期)
2020年12月17日

  上海光机在新型三元复合荧光陶瓷体系研究方面取得进展 

  近期,中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室与上海理工大学光电信息与计算机工程学院合作,在新型三元ZrO2-Al2O3-YAG:Ce复合荧光陶瓷研究方面取得新进展。相关成果发表于《欧洲陶瓷学会会刊》(Journal of the European Ceramic Society)。

  基于蓝光LED和LD的快速发展,高功率白光LED和白光激光照明由于长寿命、高效率和环保节能等优点,已经成为未来照明的主流方向。但是,传统白光LED采用的有机硅胶封装Ce:YAG荧光粉由于热导率差、易老化、色点偏移等问题,在高功率照明条件下性能难以满足要求。以Al2O3-Ce:YAG为代表的无机复合荧光陶瓷由于具有热导率高、物化性能好、抗老化/潮湿性能优异等特点,被认为是用于高功率白光LED和LD的重要候选材料。目前,对复合荧光陶瓷的研究主要集中在如Al2O3、MgAl2O4、CaF2、ZrO2与YAG的二元复合体系中。

  在该项研究中,首次制备了ZrO2-Al2O3-YAG:Ce的三元复合荧光陶瓷。其中,ZrO2作为第二相的引入可以使Ce3+发射峰由535 nm红移至560~570nm,从而补充红光成分,提高陶瓷显色指数。而Al2O3作为第三相的引入,可以增加蓝光在陶瓷中的光程,提高光提取效率。实验结果发现,Al2O3、ZrO2、YAG的体积浓度比为11:3:86时,与蓝光LED封装得到的ZA-YAG:Ce陶瓷光效达到92.36lm/W,显色指数为64,相较于单独的ZrO2-YAG:Ce复相陶瓷和Al2O3-YAG:Ce复相陶瓷,其光效和显指均有所提高,证明了ZrO2-Al2O3-YAG:Ce在白光LED方面的应用潜力。

  相关工作得到中科院国际合作项目和上海市科委创新项目的支持。(微纳光电子功能材料实验室供稿)

  原文链接

图1 ZrO2-Al2O3-YAG:Ce 陶瓷退火前后照片及其激发发射光谱

图2 ZrO2--Al2O3-YAG:Ce陶瓷SEM微观形貌照片及其Zr、Al、Y元素EDS谱图

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