Наскоро изследователски екип от отдела за усъвършенствани лазерни и оптоелектронни функционални материали и отдела за въздушни лазерни технологии и системи, Шанхайския институт по оптика и прецизни машини, Китайската академия на науките, постигна напредък в изследването на високопроизводителни керамични фосфори приложено в бяла светлина LED/LD осветление и съответните резултати са обобщени в заглавието „Изследване на термично устойчив оранжево-червен MgO-YMASG: Ce композитна фосфорна керамика за бяла светлина LED/LD осветление" и „Производство на Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 композитни керамични фосфори за високо цветопредаване бяло LED/LD осветление " и "Производство на Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 композитни керамични фосфори за високо цветопредаване на бяло LED/LD осветление“ са публикувани съответно в Journal of Alloys and Compounds и Optical Materials.
През последните години флуоресцентно преобразуваните бели светоизлъчващи диоди (WLED) и бели лазерни диоди (WLD) на базата на YAG: Ce фосфори се използват широко в осветителните и дисплейните полета поради техния енергоспестяващ, екологичен, малък размер , и дълъг експлоатационен живот. Сред тях Ce: YAG флуоресцентната керамика се счита за важен флуоресцентен преобразуващ материал в WLED/WLD устройства поради тяхната висока светлинна ефективност, добра химическа стабилност и относително прост процес на приготвяне. Въпреки това, тъй като работната мощност на сините светодиоди и LD се увеличава, YAG: Ce фосфорната керамика ще страда от феномена на термично избухване и по този начин ще намали тяхната ефективност на луминесценция. Междувременно липсата на червен компонент в емисионния спектър на YAG: Ce води до неговия нисък индекс на цветопредаване (CRI). Следователно, как да смекчим феномена на термичния взрив и да подобрим луминесцентните характеристики на флуоресцентната керамика при възбуждане с висока мощност се превърнаха в две големи предизвикателства.
Фигура 1. Зависещи от температурата тенденции на коефициент на топлопроводимост (a), специфичен топлинен капацитет (b) и топлопроводимост (c) на MgO-YMASG: Ce композитна фазова фосфорна керамика
Фиг. 2. Бели светодиодни емисионни спектри (a), луминесцентна ефективност и цветна температура (b) на MgO-YMASG: Ce фосфорна керамика и бели LD емисионни спектри (c) на 30 at% MgO проба
В [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] тази работа изследователският екип успешно подготви MgO-Y3Mg2AlSi2O12: Ce композитна флуоресцентна керамика чрез вакуумно твърдофазно синтероване. Беше демонстрирано, че MgO може да съществува съвместно с YMASG фазата и въвеждането на MgO като втора фаза ефективно намалява образуването на Y4MgSi3O13 примеси. С увеличаването на съдържанието на MgO, топлопроводимостта на пробите се увеличи от 5,13 W/ (m∙K) до 8,96 W/ (m∙K), което ефективно смекчава топлинното натрупване на флуоресцентните материали под мощен син светодиод/ LD възбуждане. Ефективността на луминесценция на пробите е сравнима с тази на YMASG: Ce фосфорна керамика при съдържание на MgO от 30 тегл.%. Това показва, че MgO значително подобрява ефективността на извличане на светлина от композитната фосфорна керамика. Проучването предполага, че композитната фосфорна керамика MgO-YMASG: Ce е обещаваща като червен фосфорен материал за приложения с високомощно бяло LED/LD осветление.
В тази работа [Optical Materials 151, 115397 (2024)], изследователският екип подготви Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 композитна фаза флуоресцентна керамика чрез вакуумно синтероване в твърда фаза и въведе Tb3+, за да потисне повишаването на цветната температура на керамиката при допиране Mn2+ за подобряване на индекса на цветопредаване. Tb3+ се въвежда за инхибиране на повишаването на цветната температура, а втората фаза на Al2O3 се въвежда за ефективно облекчаване на феномена на термичния взрив. При лазерно и светодиодно възбуждане керамиката с 3 ат% Ce3+ и 4 ат% Mn2+ показва най-високите стойности на CRI. Сред тях CRI достигна 75,6 при лазерно възбуждане и 81,3 при LED възбуждане. Тази работа демонстрира, че чрез оптимизиране на компонентите, Ce-Mn-Tb ко-допинг може значително да подобри индекса на цветопредаване на флуоресцентна керамика с композитна фаза и да смекчи феномена на повишаване на цветната температура и тези констатации са от голямо значение за подобряване на WLED/WLD осветителните устройства.
Фиг. 3. WLED (a) и WLD (b)(c) производителност на Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 композитна фаза флуоресцентна керамика на базата на 3 at% Ce{ {8}} концентрация
