1 江苏省智能光电器件与测控工程研究中心 盐城师范学院, 江苏 盐城 224007
2 东莞理工学院国际微电子学院, 广东 东莞 523000
3 金鉴科技有限公司, 广东 广州 511338
4 北京大学物理学院, 北京 100871
5 北京大学东莞光电研究院, 广东 东莞 523808
6 半导体所 鸿海研究院, 台湾 新北 236
7 上海应用技术大学, 上海 201418
本文通过分析目前显示器用的高均匀宽角度灯珠的光学要求，采用新型非朗伯（non-Lambertian）分布封装Micro-LED芯片，实现了宽光束、高均匀性的微型LED芯片光珠。分析了在不同封装倾角、封装高度、封装材料、封装支架材料、蓝宝石厚度和图案化蓝宝石衬底尺寸下，使用由不同封装材料（铜、钛、铝和银）和材料类型（完全反射和完全吸收）组成的支架模拟固定灯珠的光输出效率和出光角度的变化情况。研究发现通过调整材料、芯片和封装参数，可以得到一个、两个或三个光束，具有贴片灯珠的宽角度、高均匀性的远场光分布特性，满足当前LED和LCD的显示要求。
非朗伯分布 朗伯分布 显示 贴片灯珠 non-lambertian distribution lambertian distribution displays SMD lamp beads
1 上海应用技术大学 理学院，上海 201418
2 浙江安贝新材料股份有限公司，浙江 湖州 313000
3 宁波朗格照明电器有限公司，浙江 宁波 315000
4 广东皇智照明科技有限公司，广东 中山 528400
5 惠创科技（台州）有限公司，浙江 台州 318000
6 浙江绿龙新材料有限公司，浙江 海宁314419
7 西双版纳承启科技有限公司，云南 西双版纳 666100
氮化镓作为第三代照明器件材料相较于第一代硅与第二代砷化镓在性能上有了很大提高，基于氮化镓的Micro-LED器件也愈发被人们所关注。然而由于在传统c面上生长的LED其自身所固有的一些缺陷往往在实际应用中发射效率不高，如存在量子限制斯塔克效应、绿色间隙、载流子传输等问题。基于非极性或半极性的LED没有极化电场，具有较强的内量子效率，电子和空穴复合机率大等优点，对非极性和半极性Micro-LED器件的研究与应用引起了人们很大的兴趣。本文对非极性和半极性Micro-LED器件研究现状进行综述。首先从量子限制斯托克效应、绿色间隙、载流子传输、效率下降4个方面介绍了非极性和半极性氮化镓基材料的优势。接着针对缺陷位错、增加光提取效率与在不同电流密度下实现全彩显示等问题，介绍了芯片成形、图案刻蚀与阵列这3种技术，最后对Micro-LED作为下一代显示引领者进行了展望。希望对Micro-LED今后的研究有所帮助。
氮化镓 Micro-LED 非极性 半极性 gallium nitride Micro-LED nonpolar semipolar
1 江苏大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 212013
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 透明光功能无机材料重点实验室， 上海 201899
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心， 北京 100049
4 上海应用技术大学 理学院， 上海 201418
5 厦门大学 材料学院， 福建 厦门 361005
通过固相反应结合真空烧结制备了(CexLu1-x)3Al5O12(Ce∶LuAG，x=0.0005，0.001，0.002，0.003，0.004)透明陶瓷。厚度为1.0 mm的Ce∶LuAG陶瓷在500~800 nm波长范围内的直线透过率大于75%。研究了不同浓度Ce∶LuAG陶瓷在454 nm蓝光LED激发下的吸收和发射特性，获得了可调的相关色温(5 653~7 433 K)。 所制备的Ce∶LuAG陶瓷具有优异的热性能和发光性能，在225 ℃下的PL强度较室温仅下降7%，0.1%Ce∶LuAG陶瓷在蓝光LED激发下的发光效率达到179 lm/W。进一步研究了不同厚度Ce∶LuAG陶瓷的发光饱和性能，1 mm厚的0.1%Ce∶LuAG陶瓷在功率密度为24.6 W/mm2的蓝光LD激发下获得了3 646 lm的高光通量，同时没有出现发光饱和现象。研究结果表明，Ce∶LuAG透明陶瓷具有高发光效率和热稳定性，适合用于大功率固态照明。
发光饱和 Ce∶LuAG陶瓷 颜色转换器 高亮度 luminescence saturation Ce∶LuAG ceramics color converter high-brightness
1 1.吉林建筑大学 材料科学与工程学院, 长春130118
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海201899
3 3.上海应用技术大学 理学院, 上海201418
4 4.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
Ce:YAG透明陶瓷可与蓝光LEDs/LDs复合, 用于大功率白光LEDs/LDs。本研究通过调整Ce:YAG透明陶瓷的厚度和Ce3+的掺杂浓度, 将组装器件的发射光谱和色坐标从冷白区调整到暖白区。以高纯(≥99.99%)商业粉体α-Al2O3、Y2O3、CeO2为原料, 采用固相反应法制备了(CexY1-x)3Al5O12 (x=0.0005、0.0010、0.0030、0.0050、0.0070和0.0100)透明陶瓷。陶瓷素坯在1750 ℃真空烧结20 h(真空度5.0×10-5 Pa), 之后在马弗炉中退火1450 ℃×10 h。不同掺杂浓度Ce:YAG陶瓷(厚度分别为0.2、0.4、1.0 mm)在800 nm处的直线透过率均大于79%。Ce:YAG荧光陶瓷的热导率随着测试温度和掺杂浓度的增加而降低。采用有限元方法模拟不同厚度的Ce:YAG陶瓷和LED组装的热分布, 比较了三种封装方式的热分布。将Ce:YAG荧光陶瓷与LEDs/LDs复合, 制备出色坐标分别为(0.3319, 0.3827)和(0.3298, 0.3272)的白光, 发光效率分别为122.4和201.5 lm/W。将Ce:YAG荧光陶瓷和10、50 W商用蓝光LED芯片组合成熟灯具, 可用于商业用途。Ce:YAG透明陶瓷在大功率照明和显示的彩色转换材料应用领域极具潜力。
LEDs/LDs照明 光致发光 Ce:YAG 荧光陶瓷 LEDs/LDs illumination photoluminescence Ce:YAG ceramic phosphor 
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
2 Institute of Future Lighting, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 School of Materials Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
4 Institute of New Materials & Industrial Technology, Wenzhou University, Wenzhou 325024, China
There are many strategies to maintain the excellent photoluminescence (PL) characteristics of perovskite quantum dots (QDs). Here, we proposed a facile and effective method to prepare cyan CsPb(Cl/Br)3/SiO2 nanospheres at room temperature. Cubic CsPb(Cl/Br)3 was obtained by adding a LiCl-H2O solution and anion exchange reaction. With (3-aminopropyl)triethoxysilane as an auxiliary agent, a QDs/SiO2 composite was extracted from a sol-gel solution by precipitate-encapsulation method. The transmission electron microscopy images and Fourier transform infrared spectra indicated the QDs were indeed embedded in silica substances. Besides, humidity stability and thermal stability show the composite possesses a great application value. Finally, cyan QDs@SiO2 powder has a high PL quantum yield of up to 84%; the stable cyan fluorescent powder does have great potential to play a key role in commercial full spectrum display.
quantum dots silicon dioxide CsPb3 lithium chloride cyan Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 071601
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
2 School of Material Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
3 Institute of Beyond Lighting, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
4 Institute of New Materials & Industrial Technology, Wenzhou University, Wenzhou 325024, China
Phosphor in glass (PiG) employing Ce:Y3Al5O12 (YAG)-doped boro-bismuthate glass via low-temperature co-sintering technology was successfully prepared, using Bi2O3-B2O3-ZnO glass as the base material. The photoluminescence (PL) of PiG co-sintered at times ranging from 20 min to 60 min at 700°C was investigated. As a result, the relative PL intensity of PiG under a reducing atmosphere of CO showed significant enhancement of about 7–14 times that under air atmosphere sintering for 20–50 min. The PL intensity decreased gradually with the co-sintering time, which may be due to the corrosion of the YAG lattice structure.
160.2750 Glass and other amorphous materials 160.4760 Optical properties Chinese Optics Letters
2019, 17(10): 101601
1 上海应用技术大学 理学院, 上海 201418
2 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海 201418
3 有研半导体材料有限公司, 北京 100088
4 深圳市晶台股份有限公司, 广东 深圳 518105
5 浙江美科电器有限公司, 浙江 绍兴 312000
采用结晶法和低温共烧结法制备了Eu3+掺杂的Y3Al5O12∶Ce3+荧光玻璃, 对制备出的样品进行能量色散X射线谱和光致发光光谱测试, 表明稀土离子Eu3+与YAG∶Ce3+荧光粉已掺入荧光玻璃。掺杂不同含量Eu2O3的YAG∶Ce3+荧光玻璃封装成的激光照明器件在驱动电流100 mA下, 经过STC-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统测试, 掺杂质量分数1% YAG∶Ce3+复合质量分数9% 的Eu3+的荧光玻璃封装的激光照明器件发光效率为267.1 lm/W。激光照明器件随着电流的增加, 其显色指数逐渐增大, 但增加幅度较小。
结晶法 低温共烧结法 荧光玻璃 激光照明器件 crystallization low temperature co-sintering phosphor-in-glasses laser lighting device
1 上海应用技术大学 材料科学与工程学院, 上海 201418
2 上海应用技术大学 理学院, 上海 201418
以Bi2O3-B2O3-ZnO为基质玻璃的原料组分, 制备工艺采用传统的熔融冷却法, 溶制温度950 ℃制备出基质玻璃。再通过低温共烧结法在基质玻璃中成功掺入Lu2.94-xYXAl5O12:0.06Ce(X=0~0.8)绿色荧光粉制备出绿色荧光玻璃。利用stc-4000快速光谱仪和PMS-80可见光谱分析系统研究了不同电流下的LED器件光效、色温、色坐标的变化情况。结果表明, 随着驱动电流从10 mA逐渐升高到30 mA, LED器件的测试光效大约下降16%, 相关色温变化较小, 色坐标未发生漂移。由于缺少红光成分, 实验在绿色荧光玻璃上通过旋转涂覆一层红色荧光薄膜制备出高显色指数的暖白光LED, 进一步推动绿色荧光玻璃在白光LED中的应用。
低温共烧结 荧光玻璃 暖白光LED low-temperature co-sintering phosphor in glass warm white light emitting diode (LED)
1 上海应用技术大学理学院, 上海 201418
2 浙江亿米光电科技有限公司, 浙江 嘉兴 314100
为了对发光二极管(LED)光源G4(LED G4)灯进行快速评价和筛选, 研究了LED G4灯的光电性能。采用积分球测试和分析了LED G4灯在驱动输入电压从10 V增加至34.5 V过程中初态和稳态两种情况下的光通量、光效率、色温等性能参数的变化规律。结果发现初态和稳态下被测灯光通量、色温均随驱动输入电压的增加而上升, 而光效率呈递减趋势。其中光通量在初态与稳态下分别上升了91.40%和39.34%, 光效率分别下降了24.3%和28.1%。此外, 利用热成像仪测试被测灯上方中心点的最高温度, 发现温度随驱动输入电压的升高而升高, 始末差值达到了40 ℃。实验结果表明, 过高的电压并不适合LED G4灯发挥其高性能, 温升对LED G4灯的性能造成负面影响, 因此, 在实际的工作过程中应选择合适的工作电压并提高散热性能。
光学器件 发光二极管 光电性能测试 驱动输入电压 初态 稳态 激光与光电子学进展
2017, 54(12): 122303
1 长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室, 吉林 长春 130022
2 上海应用技术大学理学院, 上海 201418
3 浙江亿米光电科技有限公司, 浙江 嘉兴 314100
针对白光发光二极管(LED)器件封装中存在的荧光粉沉淀现象, 对点胶后不同静置时间下白光LED的光学性能和色坐标集中度进行了研究。研究结果表明, 当荧光粉静置时间在0~30 min时, 色坐标落点较为集中, 中心坐标位于色容差7 SDCM内; 30~40 min时, 落点较为分散, 中心坐标超出色容差。模拟了白光LED灯具在热学平衡时的热量分布, 结果显示LED灯具的工作温度满足工业生产的需求。
材料 白光发光二极管 光学一致性 荧光粉沉降 色坐标 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 101601
