研究目的
开发具有高热导率和发光效率的Al2O3-Ce:GdYAG复合陶瓷荧光粉,用于大功率白光LED应用。
研究成果
Al2O3-Ce:GdYAG复合陶瓷荧光粉相比Ce:GdYAG陶瓷具有更高的热导率和发光效率,在摩尔比为0.8、厚度为0.4毫米时达到最佳性能,实现112.6流明/瓦的发光效率和71.4的显色指数。这些特性使其适用于高功率白光LED应用,为现有荧光材料提供了有前景的替代方案。
研究不足
由于热猝灭效应,热稳定性随温度升高而降低;陶瓷的透光率则随着Al2O3含量增加而下降,这可能影响光提取效率。虽然显色指数(CRI)有所改善,但仍处于中等水平(最高达71.4),表明在色彩质量方面仍有提升空间。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用固态反应烧结法制备了不同Al2O3含量和厚度的半透明Al2O3-Ce:GdYAG复合陶瓷。该方法旨在实现Al2O3颗粒在Ce:GdYAG基体中的均匀分散,以改善热学和光学性能。
2:样品选择与数据来源:
使用商业原料包括α-Al2O3、Y2O3、Gd2O3和CeO2。样品制备的Al2O3/Ce:GdYAG摩尔比为0、0.5、0.6、0.7和0.8,厚度范围为0.4 mm至1 mm。
3:Y2OGd2O3和CeO2。样品制备的Al2O3/Ce:
3. 实验设备与材料清单:设备包括行星式球磨机(QM-3SP2,南京驰顺科技发展有限公司)、X射线衍射仪(XRD,型号D/max2200 PC,日本理学)、高分辨场发射扫描电子显微镜(FESEM,S-4800,日本日立)、荧光分光光度计(F-4600,日本日立)、用于热扩散率的激光脉冲装置、高温比热仪(MHTC96,法国塞塔拉姆)以及带积分球的高精度阵列光谱辐射计(HASS-2000,中国杭州)。材料包括α-Al2O3(99.99%,丰禾陶瓷有限公司)、Y2O3(99.999%,福建长汀金龙稀土有限公司)、Gd2O3(99.999%,济宁中凯新材料有限公司)、CeO2(99.99%,阿法埃莎有限公司)、正硅酸乙酯(TEOS)和作为烧结助剂的MgO。
4:7和8,厚度范围为4 mm至1 mm。 实验设备与材料清单:
4. 实验步骤与操作流程:原料通过球磨混合、干燥、煅烧、压制成素坯,并在真空下烧结。烧结后的样品经过抛光、退火进行热蚀刻,并通过XRD、SEM、PL/PLE测量、热扩散率、比热、密度测量以及蓝光LED封装下的光学性能测试进行表征。
5:99%,丰禾陶瓷有限公司)、Y2O3(999%,福建长汀金龙稀土有限公司)、Gd2O3(999%,济宁中凯新材料有限公司)、CeO2(99%,阿法埃莎有限公司)、正硅酸乙酯(TEOS)和作为烧结助剂的MgO。 实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:热导率通过κ = α·Cp·ρ计算。发光通量、光效、显色指数(CRI)和色温(CCT)等光学性能从光谱辐射计数据中分析得出。
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