Kürzlich hat ein Forschungsteam der Abteilung für fortschrittliche Laser- und optoelektronische Funktionsmaterialien und der Abteilung für luftgestützte Lasertechnologie und -systeme des Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Fortschritte bei der Erforschung leistungsstarker keramischer Leuchtstoffe erzielt angewendet in Weißlicht-LED/LD-Beleuchtung, und die relevanten Ergebnisse sind im Titel „Untersuchung einer thermisch robusten orangeroten MgO-YMASG: Ce-Verbundphosphorkeramik für Weißlicht-LED/LD-Beleuchtung“ und „Herstellung von“ zusammengefasst Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 zusammengesetzte keramische Leuchtstoffe für weiße LED/LD-Beleuchtung mit hoher Farbwiedergabe“ und „Herstellung von Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn“. „5O12-Verbundkeramikleuchtstoffe für weiße LED/LD-Beleuchtung mit hoher Farbwiedergabe“ wurden im Journal of Alloys and Compounds bzw. Optical Materials veröffentlicht.
In den letzten Jahren wurden fluoreszenzkonvertierte weiße Leuchtdioden (WLEDs) und weiße Laserdioden (WLDs) auf Basis von YAG:Ce-Leuchtstoffen aufgrund ihrer energiesparenden, umweltfreundlichen und geringen Größe häufig in den Bereichen Beleuchtung und Anzeige eingesetzt und lange Lebensdauer. Unter diesen gelten Ce:YAG-Fluoreszenzkeramiken aufgrund ihrer hohen Lichtausbeute, guten chemischen Stabilität und relativ einfachen Herstellungsverfahren als wichtiges Fluoreszenzumwandlungsmaterial in WLED/WLD-Geräten. Wenn jedoch die Betriebsleistung blauer LEDs und LDs zunimmt, kommt es bei der YAG:Ce-Phosphorkeramik zu einem thermischen Burst-Phänomen, wodurch sich ihre Lumineszenzeffizienz verringert. Unterdessen führt das Fehlen einer roten Komponente im Emissionsspektrum von YAG:Ce zu einem niedrigen Farbwiedergabeindex (CRI). Daher ist es zu zwei großen Herausforderungen geworden, das Phänomen des thermischen Ausbruchs abzuschwächen und die Lumineszenzleistung fluoreszierender Keramiken bei Hochleistungsanregung zu verbessern.
Abb. 1. Temperaturabhängige Trends der Wärmeleitfähigkeit (a), der spezifischen Wärmekapazität (b) und der Wärmeleitfähigkeit (c) von MgO-YMASG: Ce-Verbundphasen-Phosphorkeramik
Abb. 2. Weiße LED-Emissionsspektren (a), Lumineszenzeffizienz und Farbtemperatur (b) von MgO-YMASG: Ce-Phosphorkeramik und weiße LD-Emissionsspektren (c) einer Probe mit 30 Atom-% MgO
In dieser Arbeit [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] stellte das Forschungsteam erfolgreich MgO-Y3Mg2AlSi2O12:Ce-Verbundphasen-Fluoreszenzkeramiken durch Vakuum-Festphasensintern her. Es wurde gezeigt, dass MgO mit der YMASG-Phase koexistieren kann, und die Einführung von MgO als zweite Phase reduzierte wirksam die Bildung von Y4MgSi3O13-Verunreinigungen. Mit der Erhöhung des MgO-Gehalts stieg die Wärmeleitfähigkeit der Proben von 5,13 W/ (m∙K) auf 8,96 W/ (m∙K), was die thermische Ansammlung der fluoreszierenden Materialien unter blauen Hochleistungs-LEDs wirksam abmilderte. LD-Anregung. Die Lumineszenzeffizienz der Proben war vergleichbar mit der von YMASG:Ce-Phosphorkeramik bei einem MgO-Gehalt von 30 Gew.-%. Dies weist darauf hin, dass MgO die Lichtextraktionseffizienz der Verbundleuchtstoffkeramik deutlich verbessert. Die Studie legt nahe, dass MgO-YMASG:Ce-Verbundleuchtstoffkeramiken als rote Leuchtstoffmaterialien für leistungsstarke weiße LED/LD-Beleuchtungsanwendungen vielversprechend sind.
In dieser Arbeit [Optical Materials 151, 115397 (2024)] stellte das Forschungsteam Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 Verbundphasen-Fluoreszenzkeramiken durch Vakuum-Festphasensintern her und führte Tb3+ ein, um den Farbtemperaturanstieg der Keramik zu unterdrücken, während Mn2+ dotiert wurde, um den Farbwiedergabeindex zu verbessern. Tb3+ wird eingeführt, um den Anstieg der Farbtemperatur zu verhindern, und die zweite Phase von Al2O3 wird eingeführt, um das Phänomen des thermischen Ausbruchs effektiv zu mildern. Unter Laser- und LED-Anregung zeigten die Keramiken mit 3 Atom-% Ce3+ und 4 Atom-% Mn2+ die höchsten CRI-Werte. Unter ihnen erreichte der CRI 75,6 unter Laseranregung und 81,3 unter LED-Anregung. Diese Arbeit zeigt, dass durch Komponentenoptimierung die Codotierung von Ce-Mn-Tb den Farbwiedergabeindex von fluoreszierenden Verbundphasenkeramiken erheblich verbessern und das Phänomen abschwächen kann Anstieg der Farbtemperatur, und diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung für die Verbesserung von WLED/WLD-Beleuchtungsgeräten.
Abb. 3. WLED (a) und WLD (b)(c) Leistung von Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 fluoreszierende Verbundphasenkeramik auf Basis von 3 Atom-% Ce{ {8}} Konzentration
