原创 JAC编辑部
本文亮点
YAG:Ce陶瓷在蓝光LED激发下得到的光谱中红色和青色光谱成分的缺失都会使其显色指数较低，难以实现高显色性照明。为了进一步提升YAG:Ce荧光陶瓷的显色性能，本文选择具有高量子效率和高稳定性的(Sr,Ca)AlSiN3:Eu红色荧光粉和BaSi2N2O2:Eu青色荧光粉分别制备了红色和青色荧光薄膜，并将它们以旋涂的方法与YAG:Ce荧光陶瓷进行不同方式的结合制备了6种不同结构的复合荧光体，其中，“R+C+Y”结构的复合荧光体对YAG:Ce光谱的拓宽作用最为明显，所得白光COB LED的性能最佳，流明效率为75 lm/W，色彩逼真度为93，色彩饱和度为97，相关色温为3852 K。为了评估该复合荧光体适用于激光照明的潜力，将“R+C+Y”结构的荧光体与蓝色激光相结合，当蓝色激光的泵浦功率为0.92 W/mm2时，所得激光白光的发光效率、显色指数和相关色温分别为120 lm/W、90和5988 K。
内容简介
固态照明光源具有发光效率高、绿色环保、寿命长、体积小等优点，是目前最具发展潜力的绿色光源。目前应用于固态照明领域的主要是LED照明及新兴的LD照明，二者分别是使用LED和LD芯片激发荧光体合成白光。随着市场对照明器件的寿命、亮度、发光效率和显色性能的不断提高，大功率LED和LD产品中荧光转换体的相关性能提升至关重要。作为负责将激发光转换为所需可见光的重要颜色转换体，荧光体的选择将直接影响白光LED/LD的光色品质。石榴石型荧光陶瓷由于具有化学性质稳定、机械性能好、热稳定性好、可以与蓝光LED/LD芯片完美匹配等优点成为颇有前景的荧光转换体。目前使用较多的Ce3+掺杂石榴石体系荧光陶瓷在蓝光LED/LD的激发下，由于光谱中红色和青色光谱成分的缺失，显色指数一般在60 ~ 65左右，难以实现高显色性照明。
中国科学院上海硅酸盐研究所李江研究员团队与上海应用技术大学邹军教授和厦门大学解荣军教授团队合作，选择具有高量子效率和高稳定性的(Sr,Ca)AlSiN3:Eu红色荧光粉和BaSi2N2O2:Eu青色荧光粉分别制备红色和青色荧光薄膜，并将它们以旋涂的方式与黄色YAG:Ce荧光陶瓷结合制备了不同结构的三层复合荧光体，有效提升了YAG:Ce荧光陶瓷的显色性。当青色荧光薄膜中胶A:胶B:BaSi2N2O2:Eu荧光粉的质量比为1:1:0.07，红色荧光薄膜中胶A:胶B:(Sr,Ca)AlSiN3:Eu荧光粉的质量比为1:1:0.01，所得白光COB LED的性能最佳，流明效率为75 lm/W，色彩逼真度为93，色彩饱和度为97，相关色温为3852 K。除此之外，三层复合结构荧光体中黄色、青色和红色荧光体的堆叠顺序对白光LED的发光性能具有很大的影响。通过改变三种不同结构荧光体的排列顺序，制备了6种不同结构的复合荧光体，得到的“R+C+Y”结构复合荧光体对YAG:Ce光谱的拓宽作用最为明显。为了评估该复合荧光体适用于激光照明的潜力，将“R+C+Y”结构的荧光体与蓝色激光相结合，当蓝色激光的泵浦功率为0.92 W/mm2时，所得激光白光的发光效率、显色指数和相关色温分别为120 lm/W、90和5988 K。通过调节荧光薄膜的浓度和三种不同荧光体的组合顺序可以有目的地调控白光LED的光电色性能，有望适用于高显色性白光LED/LD照明。
图文导读
图1 不同浓度的 (a) YAG:Ce 荧光陶瓷、(b) BaSi2N2O2:Eu荧光薄膜、(c) (Sr,Ca)AlSiN3:Eu荧光薄膜的PL/PLE光谱图及三种荧光体的 (d) 归一化激发发射光谱图
图2 (a) YAG:Ce 荧光陶瓷，(b) BaSi2N2O2:Eu荧光薄膜及 (c) (Sr,Ca)AlSiN3:Eu荧光薄膜的变温发射光谱图及以上三种荧光体的 (d) 热稳定性
图3 基于不同结构三层复合荧光体的白光LED的EL谱：(a) R+C+Y、(b) R+Y+C、(c) C+R+Y、(d) C+Y+R、(e) Y+R+C、(f) Y+C+R
图4 基于不同三层复合荧光体白光LED的 (a) CIE色度坐标，(b) 工作时的表面温度