基于笼形微球增强吸收和铝基包覆抑制猝灭的激光照明玻璃陶瓷

批准号:
51872255
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
乔旭升
依托单位:
学科分类:
E0201.人工晶体与玻璃材料
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐秀瑕、赵君婕、陈烁、陈晓桐、沈斌华、罗雪
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
由于激光照明技术可克服大功率LED照明的效率衰退问题,因此近来成为国内外研究热点。含有多荧光功能相的玻璃陶瓷是重要研究方向之一,但亟需解决阻碍吸收增强的激光饱和吸收难题和阻碍光效提高的杂质猝灭与热猝灭难题。为此,本项目拟采用具有笼形结构的黄色YAG:Ce3+、红色CaAlSiN3:Eu2+荧光微球和低熔点玻璃,经低温共烧构建一类高吸收、高光效、高激光饱和激发功率、高热导的激光照明玻璃陶瓷。1) 利用笼形结构多孔通道的陷光效应来抑制散射损失,同时利用笼形结构的大比表面积来增强吸收,以此解决饱和吸收难题。2)为了保持荧光功能相的高发光效率,在CaAlSiN3:Eu2+和YAG:Ce3+荧光功能相表面分别包覆一层AlN或 A2O3保护层。这不仅可避免烧结过程由浓度梯度驱动的互扩散破坏功能相或引入杂质缺陷,还可利用AlN和A2O3的高热导来改善散热、降低热猝灭,有望同时解决杂质猝灭和热猝灭问题。
英文摘要
Pending a solution to LED efficiency droop, solid state lighting by phosphor converted laser diodes (LD) has been becoming one international research hotspot. One of the most prospective phosphors is luminescent multi-crystalline-phase glass-ceramics with different diverse bands, but it is being held backed by two challenges. One is how to conquer laser saturation effects to enhance absorption; the other is how to effectively avoid luminescent quenching by impurities and thermal effects. Based on such backgrounds, we proposed to develop a series of glass-ceramics with involved luminescently yellow YAG: Ce3+ and red CaAlSiN3: Eu2+ cage-like microspheres as well as borosilicate low Tg glasses so as to realize high absorption, efficiencies, saturation power critical values and thermal conductivities of materials. 1) In order to solve the problem deriving from laser saturated absorption, the cage like microstructures with interconnected pores is proposed to suppress scattered loss of incident light. And large specific surface area of the cage-like micro-sphere is also good to get enhanced absorption. 2) In order to maintain the high quantum efficiencies of the luminescent phases, a AlN or A2O3 protection layer is proposed to coating for YAG: Ce3+ and red CaAlSiN3: Eu2+ phases, respectively. This strategy is effectually to avoid the corruption crystalline phase or the introduction of impurities from the concentration gradient driven diffusion. That is also actually favorable to improve heat dissipation and constrict thermal quenching owing to the high thermal conductivity of AlN or A2O3. Hence, the luminescent quenching problems led by impurities and thermal effects will be well resolved.
由于激光照明技术可克服大功率LED照明的效率衰退问题,因此近来成为国内外研究热点。含有多荧光功能相的玻璃陶瓷是重要研究方向之一,但亟需解决阻碍光吸收增强难题和发光猝灭难题。为此,本项目研制了具有笼型结构的黄色YAG:Ce3+荧光微球和红色Mg2Al4Si5O18: Eu2+荧光微球,经与低熔点磷酸盐玻璃低温共烧获得了一类高效激光照明玻璃陶瓷。主要获得了以下重要结果:.(1)研制了一种Al2O3包覆黄色YAG: Ce3+笼形荧光微球和一种Al2O3包覆红色Mg2Al4Si5O18: Eu2+笼形荧光微球,二者在蓝光波段(440nm~470nm峰位)均具有特征吸收,且分别在黄光波段(540 nm峰位)和红光波段(610nm峰位)具有高效(IQE>50%)、宽谱(FWHM>50nm)发光。.(2)研制了一类软化温度低(<500℃)的氟磷酸盐低熔点玻璃,与YAG: Ce3+和Mg2Al4Si5O18: Eu2+荧光微球在玻璃软化点以上(>550℃)不发生反应,且具有良好的抗激光辐照损伤性能,因此能够作为低温粘结相与上述两种荧光粉复合成荧光玻璃陶瓷。.(3)研制了一类均匀含有黄色YAG: Ce3+笼形荧光微球和红色Mg2Al4Si5O18: Eu2+笼形荧光微球的荧光玻璃陶瓷,具有良好的化学稳定性和较高的热导率(1.42 W/(mK)),在蓝光LD激发下具有高的激光激发饱和功率密度(3.3 W/mm2)和高的发光效率。.(4)采用具有笼形结构的黄色YAG:Ce3+、红色Mg2Al4Si5O18: Eu2+荧光微球复合荧光玻璃陶瓷和蓝光LD试制了激光照明器件,获得了高达153.0 lm/W的流明效率、色温为3898K、显色指数为82,优于两个对比实验的LD器件性能。.因此,本项目成果可为研发高饱和激发功率、高效、高显色指数和高温稳定的新型激光照明器件提供新的材料基础,具有重要的材料科学研究意义和工程应用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.3788/lop202158.1516010
发表时间:2021
期刊:激光与光电子学进展
影响因子:--
作者:刘芷谕;乔旭升;樊先平
通讯作者:樊先平
DOI:10.37188/cjl.20210148
发表时间:2021
期刊:发光学报
影响因子:--
作者:章伟;何梦婷;乔旭升;樊先平
通讯作者:樊先平
Selective enrichment of Ln(3+) (Ln = Yb; Er) and Cr3+ into SrF2 and ZnAl2O4 nanocrystals precipitated in fluorosilicate glass-ceramics: A dual mode optical temperature sensing study
将 Ln(3)(Ln = Yb;Er)和 Cr3 选择性富集到氟硅酸盐玻璃陶瓷中沉淀的 SrF2 和 ZnAl2O4 纳米晶体中:双模式光学温度传感研究
DOI:10.1016/j.jnoncrysol.2020.120395
发表时间:2021
期刊:JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS
影响因子:3.5
作者:Wadhwa Abhishek;Awasthi Pragati;Ren Kai;Xu Xiuxia;Qiao Xvsheng;Fan Xianping;Qian Guodong
通讯作者:Qian Guodong
Structural Origins of BaF2/Ba1 − xRxF2 + x/RF3 Nanocrystals Formation from Phase Separated Fluoroaluminosilicate Glass: A Molecular Dynamic Simulation Study
相分离氟铝硅酸盐玻璃形成 BaF2/Ba1 → xRxF2 x/RF3 纳米晶体的结构起源:分子动态模拟研究
DOI:10.1002/adts.201900062
发表时间:2019-07
期刊:Advanced Theory and Simulations
影响因子:3.3
作者:Junjie Zhao;Xiuxia Xu;Kai Ren;Xue Luo;Xvsheng Qiao;Jincheng Du;Jianbei Qiu;Xianping Fan;Guodong Qian
通讯作者:Guodong Qian
A Structure Model for Phase Separated Fluoroaluminosilicate Glass System by Molecular Dynamic Simulations
分子动力学模拟相分离氟铝硅酸盐玻璃体系的结构模型
DOI:10.1016/j.jeurceramsoc.2019.06.042
发表时间:2019
期刊:Journal of the European Ceramic Society
影响因子:5.7
作者:Junjie Zhao;Xiuxia Xu;Xiaotong Chen;Qian Xu;Zhou Luo;Xvsheng Qiao;Jincheng Du;Xianping Fan;Guodong Qian
通讯作者:Guodong Qian
基于卤氧网络交联增韧和微分相诱导纳米晶化的二价铕掺杂氟铝基闪烁玻璃陶瓷
- 批准号:52372016
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:乔旭升
- 依托单位:
用于飞秒激光三维多阶信息存储的拓扑结构稳定荧光银量子团簇氟磷铝硅玻璃
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:乔旭升
- 依托单位:
基于微分相调控晶化与选择性富集增强发光的LED照明用多相白光玻璃陶瓷研究
- 批准号:51672243
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:乔旭升
- 依托单位:
用于提高硅太阳电池效率的表面等离子增强上转换发光材料
- 批准号:50902120
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:乔旭升
- 依托单位:
国内基金
海外基金
