Recientemente, un equipo de investigación del Departamento de Láser Avanzado y Materiales Funcionales Optoelectrónicos y el Departamento de Tecnología y Sistemas Láser Aerotransportados del Instituto de Óptica y Maquinaria de Precisión de Shanghai de la Academia de Ciencias de China ha logrado avances en la investigación de fósforos cerámicos de alto rendimiento. aplicado en iluminación LED/LD de luz blanca, y los resultados relevantes se resumen en el título de "Investigación de un MgO-YMASG rojo anaranjado térmicamente robusto: cerámica de fósforo compuesto Ce para iluminación LED/LD de luz blanca" y "Fabricación de fósforos cerámicos compuestos Al2O3 Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 para iluminación LED/LD blanca de alta reproducción cromática" y 'Fabricación de Al2O3-Ce: (Y, Tb)3 Los fósforos cerámicos compuestos (Al, Mn)5O12 para iluminación LED/LD blanca de alta reproducción cromática se han publicado en el Journal of Alloys and Compounds and Optical Materials, respectivamente.
En los últimos años, los diodos emisores de luz blanca (WLED) convertidos por fluorescencia y los diodos láser blancos (WLD) basados en YAG: fósforos Ce se han utilizado ampliamente en los campos de iluminación y visualización debido a su tamaño pequeño, respetuoso con el medio ambiente y que ahorra energía. y larga vida útil. Entre ellos, las cerámicas fluorescentes Ce:YAG se consideran un importante material de conversión fluorescente en dispositivos WLED/WLD debido a su alta eficiencia luminosa, buena estabilidad química y proceso de preparación relativamente simple. Sin embargo, a medida que aumenta la potencia operativa de los LED y LD azules, las cerámicas de fósforo YAG: Ce sufrirán un fenómeno de explosión térmica y, por lo tanto, reducirán su eficiencia de luminiscencia. Mientras tanto, la falta del componente rojo en el espectro de emisión de YAG:Ce conduce a su bajo índice de reproducción cromática (CRI). Por lo tanto, cómo mitigar el fenómeno de explosión térmica y mejorar el rendimiento de luminiscencia de las cerámicas fluorescentes bajo excitación de alta potencia se han convertido en dos desafíos importantes.
Fig. 1. Tendencias dependientes de la temperatura de la difusividad térmica (a), la capacidad calorífica específica (b) y la conductividad térmica (c) de MgO-YMASG: cerámicas de fósforo de fase compuesta Ce
Fig. 2. Espectros de emisión de LED blanco (a), eficiencia de luminiscencia y temperatura de color (b) de MgO-YMASG: cerámicas de fósforo Ce y espectros de emisión de LD blanco (c) de una muestra de 30% at% de MgO.
En [Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)] este trabajo, el equipo de investigación preparó con éxito MgO-Y3Mg2AlSi2O12: cerámicas fluorescentes de fase compuesta Ce mediante sinterización en fase sólida al vacío. Se demostró que el MgO podría coexistir con la fase YMASG, y la introducción de MgO como segunda fase redujo efectivamente la formación de impurezas Y4MgSi3O13. Con el aumento del contenido de MgO, la conductividad térmica de las muestras aumentó de 5,13 W/ (m∙K) a 8,96 W/ (m∙K), lo que mitigó eficazmente la acumulación térmica de los materiales fluorescentes bajo LED azules de alta potencia/ Excitación LD. La eficiencia de luminiscencia de las muestras fue comparable a la de YMASG: cerámicas de fósforo Ce con un contenido de MgO del 30% en peso. Esto indica que el MgO mejora significativamente la eficiencia de extracción de luz de las cerámicas compuestas de fósforo. El estudio sugiere que las cerámicas de fósforo compuesto MgO-YMASG: Ce son prometedoras como materiales de fósforo rojo para aplicaciones de iluminación LED/LD blanca de alta potencia.
En este trabajo [Optical Materials 151, 115397 (2024)], el equipo de investigación preparó cerámicas fluorescentes de fase compuesta Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 mediante sinterización en fase sólida al vacío, y introdujo Tb3+ para suprimir el aumento de la temperatura del color de la cerámica mientras dopaba Mn2+ para mejorar su índice de reproducción cromática. Se introduce Tb3+ para inhibir el aumento de la temperatura del color y se introduce la segunda fase de Al2O3 para aliviar eficazmente el fenómeno del estallido térmico. Bajo excitación láser y LED, las cerámicas con 3% de Ce3+ y 4% de Mn2+ mostraron los valores de CRI más altos. Entre ellos, el CRI alcanzó 75,6 bajo excitación láser y 81,3 bajo excitación LED. Este trabajo demuestra que a través de la optimización de componentes, el co-dopaje Ce-Mn-Tb puede mejorar significativamente el índice de reproducción cromática de las cerámicas fluorescentes de fase compuesta y mitigar el fenómeno de aumento de la temperatura del color, y estos hallazgos son de gran importancia para mejorar los dispositivos de iluminación WLED/WLD.
Fig. 3. Rendimiento WLED (a) y WLD (b)(c) de Al2O3-Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 cerámicas fluorescentes de fase compuesta basadas en 3 at% Ce{ {8}} concentración
