LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application

HUANG Xinyou; WANG Yanbin; CHENG Ziqiu; CHEN Haohong; DAI Zhengfa; TIAN Feng; CHEN Penghui; HU Song; ZHOU Guohong; LI Jiang

doi:10.37188/CJL.20220435

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LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application

Synthesis and Properties of Materials | 更新时间：2023-10-27

- LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 44, Issue 6, Pages: 964-974(2023)
- 作者机构：
  
  1.江苏大学材料科学与工程学院，江苏镇江　212013
  2.中国科学院上海硅酸盐究所透明陶瓷研究中心，上海　201899
  3.中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京　100049
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  中国科学院战略性先导科技专项(XDA22010301)
- DOI：10.37188/CJL.20220435
  CLC： O482.31
- Published：05 June 2023，
  
  Received：31 December 2022，
  
  Revised：30 January 2023，
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黄新友,王雁斌,程梓秋等.高亮度固态照明用LuYAG∶Ce荧光陶瓷[J].发光学报,2023,44(06):964-974.

HUANG Xinyou,WANG Yanbin,CHENG Ziqiu,et al.LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(06):964-974.
黄新友,王雁斌,程梓秋等.高亮度固态照明用LuYAG∶Ce荧光陶瓷[J].发光学报,2023,44(06):964-974. DOI： 10.37188/CJL.20220435.

HUANG Xinyou,WANG Yanbin,CHENG Ziqiu,et al.LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(06):964-974. DOI： 10.37188/CJL.20220435.

摘要

实现高发光效率、高亮度和良好的热稳定性是固态照明的迫切要求。因此，用于高功率发光二极管或激光二极管（LED/LD）的高性能荧光转换材料具有重要的研究意义。在这项工作中，通过将Lu

离子引入YAG∶Ce荧光陶瓷中方法作为有效策略来改善YAG∶Ce荧光材料的发光性能。采用固相反应和真空烧结法制备了不同Lu

含量的（Lu，Y）

∶Ce荧光陶瓷（LuYAG∶Ce荧光陶瓷）。随着Lu

含量的增加，LuYAG∶Ce荧光陶瓷中的Y

位点被Lu

位点取代，Ce

的发射峰呈现从573 nm到563 nm的蓝移现象。当Lu

含量为60%时，通过将LuYAG∶Ce荧光陶瓷与蓝光LED组合，其发光强度达到最大值，流明效率达到114 lm∙W

-1

。使用450 nm激光源与LuYAG∶Ce荧光陶瓷构建了透射模式下的激光驱动照明装置。随着功率密度从2.2 W·mm

-2

增加到39 W·mm

-2

，Lu

含量为60%的荧光陶瓷光通量从128 lm增加到1 874 lm，且没有发光饱和的迹象，最佳发光效率达到128 lm·W

-1

。因此，LuYAG∶Ce荧光陶瓷有望成为高功率LED/LD照明的潜在荧光转换材料。

Abstract

Achieving high luminous efficiency， high brightness and good thermal stability is an urgent requirement for solid-state lighting. Therefore， the high-performance color converters for high-power light-emitting diodes or laser diodes （LEDs/LDs） are significant to be explored. In this work， an effective strategy to improve the luminescent properties of YAG∶Ce color converters through method of component regulation was realized in YAG∶Ce transparent ceramic phosphors（TCPs） by incorporating Lu

ions. We prepared （Lu，Y）

∶Ce TCPs（LuYAG∶Ce TCPs） with different Lu

contents by the solid-state reaction and vacuum sintering method. With the increase of Lu

content， the Y

sites in LuYAG∶Ce TCPs were substituted by Lu

sites， and the emission peaks of Ce

were blue-shifted from 573 nm to 563 nm. When the Lu

content was 60%， the emission intensity reached the maximum value and the luminous efficiency reached 114 lm∙W

-1

by combining the LuYAG∶Ce TCPs with a blue LED. A 450 nm laser source was used to construct a laser-driven lighting device in a transmission mode. As the power density increased from 2.2 W·mm

-2

to 39 W·mm

-2

， the luminous flux of the TCP with 60% Lu

substitution increased from 128 lm to 1 874 lm with no signs of luminescence saturation and the optimum luminous efficiency reached 128 lm·W

-1

. Thus， the LuYAG∶Ce TCPs are expected to be potential color conversion materials for high-power LEDs/LDs lighting.

关键词

（Lu，Y）3Al5O12∶Ce荧光陶瓷固态照明荧光转换材料高亮度

Keywords

（Lu，Y）3Al5O12∶Ce transparent ceramic phosphors（TCPs）solid-state lightingcolor conversion materialshigh-brightness

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