白光LED用Ce:YAG荧光玻璃的制备及光电性能的研究

• 作 者: 黄俊
• 机 构: 温州大学
• 出 处: 温州大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 白光LED Ce:YAG 微晶玻璃 制备 光电性能

开展白光LED的研究是一项非常有前景的工作,已经受到了许多科学家和工程师的青睐。相比于白织灯和荧光灯,LED灯有节能、高光效、长寿命等明显的优点。目前,用蓝光InGaN芯片组合用硅胶或环氧树脂封装的Ce:YAG荧光粉仍然是获得白光LED的主要方式。然而,由于硅胶或树脂的热导率太差,硅胶或树脂长时间在高温工作环境下容易老化、黄化,导致LED的光效降低、色坐标偏移。因而,兼有玻璃和陶瓷优点的微晶玻璃应时而生,其展现出制备周期短、成本低、物化性能稳定、导热性能优异、透明性好、光学性能优异等优势。为了研究具有优异光学性能的Ce:YAG微晶玻璃材料,本论文中采用两种不同的方法制备了Ce:YAG透明微晶玻璃,优化了制备工艺并确定了光电性能最佳的制备条件。与蓝光芯片匹配封装后,白光LED器件的光学性能完全可以超越商用白光LED,且展现出优异的热稳定性,能满足大功率白光LED的应用要求。利用XRD、SEM、荧光光谱等测试手段分析了样品的物相结构、微观结构及发光性能。通过前期的工作,取得的研究成果主要包括:1.通过熔体冷却析晶法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃。本文研究了不同Pb/Si摩尔比对物相结构、微观结构、发光性能的影响。耦合蓝光芯片后,研究了不同Ce3+离子掺杂浓度和微晶玻璃片厚度对白光LED器件发光效率和色坐标的影响。在Ce3+离子掺杂浓度为0.6%和微晶玻璃片厚度为1mm时,发光效率达到最高值97.1lm/W,色温为5561 K,显色指数为69.3。2.通过phosphor in glass(PiG)法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃。本文采用了两步烧结法和一步烧结法成功地制备了透明的Ce:YAG微晶玻璃,对比了两种制备方式获得的样品在物相结构、微观结构、发光性能方面的差异。同时研究了荧光粉浓度、烧结温度、烧结时间对光谱性能的影响。此外,我们也研究了不同荧光粉浓度和微晶玻璃片厚度对白光LED器件光电参数的影响。耦合蓝光芯片后,封装的白光LED器件的发光效率可达到125 lm/W,色温为4329 K,显色指数为68,能很好的满足大功率白光LED的应用要求。