高亮度固态照明用LuYAG∶Ce荧光陶瓷

黄新友; 王雁斌; 程梓秋; 陈昊鸿; 代正发; 田丰; 陈鹏辉; 胡松; 周国红; 李江

doi:10.37188/CJL.20220435

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高亮度固态照明用LuYAG∶Ce荧光陶瓷

材料合成及性能 | 更新时间：2023-06-28

- 高亮度固态照明用LuYAG∶Ce荧光陶瓷
  增强出版
- LuYAG∶Ce Transparent Ceramic Phosphors for High-brightness Solid-state Lighting Application
- 发光学报 2023年44卷第6期页码：964-974
- 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：
  
  [ "黄新友（1963-），男，江苏镇江人，博士，教授，硕士生导师，2008年于江苏大学获得博士学位，主要从事发光材料和透明陶瓷等方面的研究。 E-mail： huangxy@ujs. edu. cn" ]
  [ "李江（1977-），男，浙江绍兴人，博士，研究员，博士生导师，2007年于中国科学院上海硅酸盐研究所获得博士学位，主要从事光功能透明陶瓷方面的研究。E-mail： lijiang@mail. sic. ac. cn" ]
- 基金信息：
  
  The Strategic Priority Research Program of The Chinese Academy of Sciences(XDA22010301)
- DOI：10.37188/CJL.20220435
  中图分类号：
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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(6):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(6):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(6):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(6):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,3+,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,3+,含量的（Lu，Y）,3,Al,5,O,12,∶Ce荧光陶瓷（LuYAG∶Ce荧光陶瓷）。随着Lu,3+,含量的增加，LuYAG∶Ce荧光陶瓷中的Y,3+,位点被Lu,3+,位点取代，Ce,3+,的发射峰呈现从573 nm到563 nm的蓝移现象。当Lu,3+,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,3+,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,3+, ions. We prepared （Lu，Y）,3,Al,5,O,12,∶Ce TCPs（LuYAG∶Ce TCPs） with different Lu,3+, contents by the solid-state reaction and vacuum sintering method. With the increase of Lu,3+, content， the Y,3+, sites in LuYAG∶Ce TCPs were substituted by Lu,3+, sites， and the emission peaks of Ce,3+, were blue-shifted from 573 nm to 563 nm. When the Lu,3+, 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,3+, 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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