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近红外激光驱动的坚固玻璃陶瓷基上转换固态照明

DOI：10.1039/C9TC00606K 期刊：Journal of Materials Chemistry C 出版年份：2019 更新时间：2025-11-20 15:33:11
摘要： 激光照明通常由蓝光激光器和下转换荧光粉组成，被认为是有望取代传统LED照明的下一代光源。然而高功率蓝光激光的照射不可避免地会引发显著热效应，这对荧光粉转换器及器件结构提出了很高要求。本研究提出了一种近红外激光驱动上转换固态照明的概念验证原型，采用掺杂稀土元素的α/β-NaYF4嵌入式玻璃陶瓷作为上转换色转换材料，并选用热效应较低且与Yb3?敏化剂完美共振的常规980nm激光作为泵浦源。通过将Yb/Tm/Er共掺α-NaYF4玻璃陶瓷与980nm激光耦合，确实产生了稳定明亮的上转换白光，但由于Er掺杂浓度较低，其流明效率仅为0.3lm/W，能量效率仅0.12%。作为替代方案，设计了一种Yb/Tm共掺玻璃陶瓷与Yb/Er共掺玻璃陶瓷的堆叠结构作为色转换材料，在275W/cm2激光功率密度下将流明效率提升至1.0lm/W，能量效率达到0.5%。该研究为激光照明提供了新思路，并开拓了玻璃陶瓷的应用领域。
作者： Jiangkun Chen，Yongzhao Peng，Xinyue Li，Wu Chen，Hai Huang，Lin Lin，Daqin Chen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

提出一种概念验证原型，采用掺杂镧系元素的α/β-NaYF4嵌入式玻璃陶瓷作为上转换色转换器，实现近红外激光驱动的上转换固态照明。

研究成果

成功制备了嵌入玻璃陶瓷块体材料中的稳健立方/六方相(α/β)NaYF4纳米晶体。通过将玻璃陶瓷与980 nm激光二极管耦合，构建了近红外激光驱动的上转换固态照明器件，产生稳定的白光，其最佳光通量为0.7流明，辐射通量为3.5毫瓦，光效为0.3流明/瓦，能量效率为0.12%。设计了一种双层颜色转换器，进一步将光效和能量效率分别提升至1.0流明/瓦和0.5%。实验证明激光引起的热积累效应对当前玻璃陶瓷材料可忽略不计。

研究不足

由于铒掺杂浓度较低，发光效率和能量效率相对较低。高功率激光照射的热效应是一个棘手的问题。

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