เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยจาก Department of Advanced Laser and Optoelectronic Functional Materials และ Department of Airborne Laser Technology and Systems, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences มีความก้าวหน้าในการวิจัยเกี่ยวกับเซรามิกฟอสเฟอร์ประสิทธิภาพสูง นำไปใช้กับไฟส่องสว่าง LED/LD สีขาว และผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องได้สรุปไว้ในหัวข้อ "การตรวจสอบ MgO-YMASG สีส้ม-แดงที่ทนทานต่อความร้อน: เซรามิกคอมโพสิตฟอสเฟอร์ Ce สำหรับไฟส่องสว่าง LED/LD แสงสีขาว" และ "การผลิต Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 คอมโพสิตเซรามิกฟอสเฟอร์สำหรับการเรนเดอร์สีสูง การส่องสว่าง LED/LD สีขาว" และ 'การผลิต Al2O3-Ce: (Y, Tb)3( สารเรืองแสงเซรามิกคอมโพสิต Al, Mn) 5O12 สำหรับการเรนเดอร์สีสูง LED/LD สีขาว ได้รับการเผยแพร่ใน วารสารโลหะผสมและสารประกอบ และ วัสดุออปติคอล ตามลำดับ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไดโอดเปล่งแสงสีขาว (WLED) ที่แปลงฟลูออเรสเซนซ์ และเลเซอร์ไดโอดสีขาว (WLD) ที่ใช้ YAG: ฟอสเฟอร์ Ce ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านแสงสว่างและการแสดงผล เนื่องจากการประหยัดพลังงาน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และมีขนาดเล็ก และอายุการใช้งานที่ยาวนาน เซรามิกเรืองแสง Ce: YAG ถือเป็นวัสดุแปลงฟลูออเรสเซนต์ที่สำคัญในอุปกรณ์ WLED/WLD เนื่องจากมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูง มีความเสถียรทางเคมีที่ดี และกระบวนการเตรียมการที่ค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม เมื่อกำลังในการทำงานของ LED สีน้ำเงินและ LD เพิ่มขึ้น เซรามิก YAG: Ce phosphor จะประสบปัญหาจากปรากฏการณ์การระเบิดเนื่องจากความร้อน และทำให้ประสิทธิภาพการเรืองแสงลดลง ในขณะเดียวกัน การขาดองค์ประกอบสีแดงในสเปกตรัมการปล่อยแสงของ YAG: Ce ทำให้เกิดดัชนีการเรนเดอร์สี (CRI) ต่ำ ดังนั้น วิธีบรรเทาปรากฏการณ์การระเบิดเนื่องจากความร้อนและปรับปรุงประสิทธิภาพการเรืองแสงของเซรามิกฟลูออเรสเซนต์ภายใต้การกระตุ้นด้วยพลังงานสูงจึงกลายเป็นความท้าทายที่สำคัญสองประการ
รูปที่ 1 แนวโน้มที่ขึ้นกับอุณหภูมิของการแพร่กระจายความร้อน (a) ความจุความร้อนจำเพาะ (b) และค่าการนำความร้อน (c) ของ MgO- YMASG: เซรามิกฟอสเฟอร์เฟสคอมโพสิต Ce
รูปที่ 2 สเปกตรัมการปล่อย LED สีขาว (a) ประสิทธิภาพการเรืองแสงและอุณหภูมิสี (b) ของ MgO- YMASG: เซรามิก Ce phosphor และสเปกตรัมการปล่อย LD สีขาว (c) เท่ากับ 30 ที่% MgO ตัวอย่าง
ใน [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] งานนี้ ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการเตรียม MgO-Y3Mg2AlSi2O12: เซรามิกเรืองแสงเฟสคอมโพสิต Ce โดยการเผาผนึกโซลิดเฟสแบบสุญญากาศ แสดงให้เห็นว่า MgO สามารถอยู่ร่วมกับระยะ YMASG ได้ และการแนะนำ MgO ในระยะที่สองช่วยลดการก่อตัวของสิ่งเจือปน Y4MgSi3O13 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยปริมาณ MgO ที่เพิ่มขึ้น ค่าการนำความร้อนของตัวอย่างเพิ่มขึ้นจาก 5.13 W/ (m·K) เป็น 8.96 W/ (m·K) ซึ่งช่วยลดการสะสมความร้อนของวัสดุฟลูออเรสเซนต์ภายใต้ LED สีน้ำเงินกำลังสูง/ การกระตุ้นแอลดี ประสิทธิภาพการเรืองแสงของตัวอย่างเทียบได้กับประสิทธิภาพการเรืองแสงของ YMASG: Ce phosphor ceramics ที่ปริมาณ MgO 30 % โดยน้ำหนัก สิ่งนี้บ่งชี้ว่า MgO ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการสกัดแสงของเซรามิกฟอสเฟอร์คอมโพสิตได้อย่างมีนัยสำคัญ การศึกษาชี้ให้เห็นว่า MgO- YMASG: เซรามิกฟอสเฟอร์คอมโพสิต Ce มีแนวโน้มเป็นวัสดุฟอสเฟอร์สีแดงสำหรับการใช้งานไฟ LED/LD สีขาวกำลังสูง
ในงานนี้ [วัสดุเชิงแสง 151, 115397 (2024)] ทีมวิจัยได้เตรียม Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 เซรามิกฟลูออเรสเซนต์แบบคอมโพสิตเฟสโดยการเผาผนึกโซลิดเฟสแบบสุญญากาศ และ แนะนำ Tb3+ เพื่อลดการเพิ่มอุณหภูมิสีของเซรามิกในขณะที่เติม Mn2+ เพื่อปรับปรุงดัชนีการแสดงสี Tb3+ ถูกนำมาใช้เพื่อยับยั้งการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสี และเฟสที่สองของ Al2O3 ถูกนำมาใช้เพื่อบรรเทาปรากฏการณ์การระเบิดของความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ภายใต้การกระตุ้นด้วยเลเซอร์และ LED เซรามิกที่มีค่า 3 ที่ % Ce3+ และ 4 ที่% Mn2+ แสดงค่า CRI สูงสุด ในหมู่พวกเขา CRI สูงถึง 75.6 ภายใต้การกระตุ้นด้วยเลเซอร์และ 81.3 ภายใต้การกระตุ้นด้วย LED งานนี้แสดงให้เห็นว่าด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพส่วนประกอบ การเติมสาร Ce-Mn-Tb จะช่วยเพิ่มดัชนีการเรนเดอร์สีของเซรามิกฟลูออเรสเซนต์แบบคอมโพสิตได้อย่างมีนัยสำคัญ และลดปรากฏการณ์ของ อุณหภูมิสีที่เพิ่มขึ้น และการค้นพบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงอุปกรณ์ส่องสว่าง WLED/WLD
รูปที่ 3 ประสิทธิภาพของ WLED (a) และ WLD (b)(c) ของ Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 เซรามิกฟลูออเรสเซนต์แบบคอมโพสิตเฟสโดยอิงตาม 3 ที่% Ce{ ความเข้มข้น {8}}
