中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)成立于1964年5月,是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今,已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
截至2023年12月,上海光机所在职职工1042人(其中高级专业技术人员530人),博士后114人。包括:两院院士7人(其中发展中国家科学院院士3人)、中国科学院外籍院士1人,国家重点研发计划首席科学家9位、国家重大专项副总设计师2人、国家重大专项总体专家组成员9人、全国创新争先奖状2人、何梁何利基金科学与技术进步奖1人、中国青年科技奖(特别奖)1人、国家杰出青年基金获得者7人、国家优秀青年基金获得者4人、1个团队连续获得2项国家基金委创新研究群体支持、国家特支计划领军人才入选者6人、国家特支计划青年拔尖人才入选者5人……
中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所,成立于1964年,现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业,以服务重大任务和国家需求为牵引,强化目标导向,注重内外集成协同,加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局,需求牵引,技术引领,合作共赢”的原则,基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势,围绕“一带一路”国家倡议,深化拓展与发达国家实质性合作,夯实海外机构建设,积极培育和发起国际大科学计划,加强国际组织任职推荐,组织相关国际会议等,汇聚各类国际人才,建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式,融入全球创新合作网络,助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视,历届所长亲自主管国际合作。1972年,上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁,标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年,科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估,上海光机所获评“优秀”。2021年,科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估,上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时,对上海光机所近几年取得的系列科技成果,以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所,和首批上海市科普教育基地之一,中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时,十分重视科普工作。多年来,上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势,围绕光学与激光科学技术,积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第五百五十一期)
2024年9月26日
上海光机所在白光LED/LD照明用高性能荧光陶瓷研究方面取得进展
近期,中国科学院上海光学精密机械研究所先进激光与光电功能材料部与空天激光技术与系统部研究团队在应用于白光LED/LD照明的高性能陶瓷荧光粉研究方面取得进展,相关成果以“Investigation of a thermally robust orange-red MgO-YMASG: Ce composite phosphor ceramic for white light LED/LD illumination”和“Fabrication of Al2O3–Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12 composite ceramic phosphors for high color rendering white LED/LD illumination”为题分别发表于Journal of Alloys and Compounds和Optical Materials。
近年来,基于YAG:Ce荧光粉的荧光转换白光发光二极管(WLED)和白光激光二极管(WLD)凭借其节能、环境友好,体积小、使用寿命长等特点被广泛用于照明和显示领域。其中Ce: YAG荧光陶瓷因较高的发光效率、良好的化学稳定性和较为简单的制备工艺等特点,被认为是WLED/WLD器件中重要的荧光转换材料。然而,随着蓝光LED和LD工作功率的增加,YAG: Ce荧光粉陶瓷会出现热猝灭现象从而降低其发光效率。同时,YAG: Ce的发射光谱中缺少红光成分,导致其显色指数(CRI)较低。因此,如何缓解高功率激发下荧光陶瓷的热猝灭现象并提升其发光性能成为了当前两大挑战。
图1. MgO- YMASG: Ce复合相荧光粉陶瓷的热扩散率 (a)、比热容 (b)和热导率 (c)的温度依赖性趋势
图2. MgO- YMASG: Ce荧光粉陶瓷的白光LED发射光谱 (a)、发光效率和色温 (b)以及30 at% MgO样品的白光LD发射光谱 (c)
在[Journal of Alloys and Compounds 990, 174436 (2024)]这项工作中,研究团队采用真空固相烧结法成功制备了MgO-Y3Mg2AlSi2O12: Ce复合相荧光陶瓷。研究证明,MgO可以与YMASG相共存,引入MgO作为第二相有效地减少了Y4MgSi3O13杂质的形成。随着MgO含量的增加,样品的导热系数从5.13 W/ (m∙K)上升到8.96 W/ (m∙K),有效减轻了荧光材料在高功率蓝色LED/LD激发下的热积累。在MgO含量为30 wt%时,样品的发光效率与YMASG: Ce荧光粉陶瓷相当。这表明MgO显著提高了复合磷光体陶瓷的光提取效率。研究表明,MgO- YMASG: Ce复合荧光粉陶瓷有望成为大功率白光LED/LD照明应用的红色荧光粉材料。
在[Optical Materials 151, 115397 (2024)]这项工作中,研究团队采用真空固相烧结法制备了Al2O3–Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12复合相荧光陶瓷,在掺杂Mn2+提升陶瓷显色指数的同时引入Tb3+抑制其色温上升,引入Al2O3第二相有效缓解陶瓷热猝灭现象。在激光激发和LED激发下,3 at% Ce3+和4 at% Mn2+浓度下的陶瓷表现出最高的CRI值。其中,在激光激发下,CRI达到75.6,而在LED激发下,CRI达到81.3。这项工作表明通过组分优化,Ce-Mn-Tb共掺能显著提升复合相荧光陶瓷的显色指数并缓解色温上升现象,这些发现对提高WLED/WLD照明器件具有重要意义。
图3. 基于3 at% Ce3+浓度的Al2O3–Ce: (Y, Tb)3(Al, Mn)5O12复合相荧光陶瓷的WLED (a)和WLD (b)(c)性能
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