1 佛山科学技术学院 物理与光电工程学院，粤港澳智能微纳光电技术联合实验室，广东 佛山 528225
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室，广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室，广东 广州 510640
报道了一种新型的Mn4+掺杂水合六氟钛酸钙CaTiF6·2H2O∶Mn4+红色荧光粉，详细研究了基质的结构转变和荧光粉的发光性能及高显色指数（显指）暖白光LED应用。CaTiF6·2H2O∶Mn4+在130~200 ℃间脱水转化为CaTiF6∶Mn4+，荧光光谱发生改变，重新吸附水分子可恢复到CaTiF6·2H2O∶Mn4+，发光性能不可逆。重要的是，该荧光粉在较长波626 nm和635 nm处分别发射锐线极强的零声子线（ZPL）和ν6振动峰，色坐标为（0.701，0.299），更接近人眼敏感的红光边界650 nm（色坐标x~0.72，y~0.28），有助于提高暖白光LED的显色指数、拓宽背光源的色域。晶体结构和晶体场强度计算指出，Mn4+在CaTiF6·2H2O∶Mn4+中占据低对称性的格位，所受到的晶体场强度较弱，Mn—F键的共价性较强。另外，通过表面疏水化显著提升了荧光粉耐湿性能，共掺小离子半径的Si4+增强了荧光粉发光热稳定性。以CaTiF6·2H2O∶Mn4+作为红光成分，获得了高显色指数（Ra=90，R9=68）的暖白光LED，在高品质的暖白光照明中具有潜在的应用。
Mn4+掺杂氟化物 CaTiF6·2H2O∶Mn4+ 极强零声子线 高显色指数 暖白光LED Mn4+-doped fluorides CaTiF6·2H2O∶Mn4+ strong zero-phonon line high color rendering index warm WLED
辽宁科技大学计算机与软件工程学院，辽宁 鞍山 114051
已有用蓝光发光二极管（LED）激发绿橙双色荧光粉的荧光粉涂覆型白光LED的中视觉发光效率最大化光谱优化问题，目标函数为最大化多个亮度水平下的平均中视觉发光效率，该优化模型是对相关色温（CCT）进行离散穷举，仅能获得固定色温下不同亮度水平的平均中视觉发光效率最大值。为了在不同亮度水平下获得最大中视觉发光效率，提出了一种目标函数简单的非线性约束优化模型，同时将CCT作为在一定范围内变化的优化参数。实验结果表明，该模型可以在满足显色指数、色彩保真度和给定中视觉亮度水平的要求下，获得最优的LED光谱，真正实现在指定亮度水平下中视觉发光效率最大化的目的。
视觉光学 发光二极管 显色指数 色彩保真度 中视觉 亮度可调 发光效率 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1133001
1 上海大学 材料科学与工程学院， 上海 200444
2 桂林电子科技大学 材料科学与工程学院， 广西 桂林 541004
通过将玻璃粉体与发射波长为535~550 nm的黄绿色和660 nm的红色荧光粉混合制备出浆料，采用丝网印刷方法将其印刷在高热导蓝宝石片上，在较低烧结温度下成功制备出具有高显指白光的PiG荧光薄膜(Phosphors in glass flim，PiGF)，并系统地研究了玻璃/荧光粉比例及荧光粉配比对PiGF在色温(CCT)、显色指数(CRI)、发光效率(LE)等方面的影响规律。在12.5 W电功率的蓝光激光(455 nm)激发下，当荧光粉/玻璃质量比例为1∶4、535 nm/660 nm荧光粉质量比为9∶1时，可产生色温为5 500 K、显色指数达92的高显指白光PiGF。该结果表明PiGF在高显指、白光激光照明领域具有极大的应用价值。
荧光薄膜 激光照明 高显色指数 PiG荧光薄膜 fluorescent film laser-driven lighting high CRI phosphors in glass flim(PiGF)
太原理工大学信息与计算机学院，山西 太原 030024
RGB-LED光源的显色质量主要通过显色指数、色域、观察者的颜色辨别能力和物体颜色的饱和度等指标来评价，然而从标准照明体D65变化到一个真实RGB-LED光源（色温为6500 K），某一Munsell色卡所对应的色度不匹配区域还未得到深入研究。首先分别改变蓝、绿、红色LED光源的峰值波长，通过高斯分布函数来生成模拟的RGB-LED光源光谱；然后计算从标准照明体D65变化到一个真实RGB-LED光源（色温为6500 K），12个Munsell色卡所对应的色度不匹配区域；最后分析5个真实的RGB-LED光源上的数据。研究结果表明，色卡所对应的色度不匹配区域与RGB-LED光源的一般显色指数呈负相关，即RGB-LED光源的一般显色指数越大，色卡所对应的色度不匹配区域越小。
视觉光学 RGB-LED光源 一般显色指数 同色异谱体体积 峰值波长 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2333002
2 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444
3 上海大学新型显示技术及应用集成教育部重点实验室, 上海 200072
大多数针对CsPbBr3钙钛矿量子点的应用研究主要集中于绿光发射的LED,应用于WLED的报道较少,为此对基于CsPbBr3钙钛矿量子点的白光LED器件的电流稳定性进行研究。首先通过热注入法制备CsPbBr3钙钛矿量子点并测试其吸收光谱和发射光谱,吸收峰和发射峰分别为502 nm和512 nm。然后将CsPbBr3钙钛矿量子点与紫外光固化胶混合形成CsPbBr3钙钛矿量子点胶体,叠加红色荧光粉制作两种不同封装结构的白色发光二极管(WLED),分别为WLED Ⅰ和WLED Ⅱ。在10 mA的电流下,WLED Ⅰ的显色指数达到92.1,相关色温为4323 K,流明效率为33.04 lm/W,三个指标均高于WLED Ⅱ。最后分别对WLED Ⅰ和WLED Ⅱ进行电流稳定性测试。在将驱动电流从10 mA慢慢增加到150 mA以及在720 min的通电时间和15 mA的驱动电流两种条件下,分别测试两种WLED器件的性能。结果表明,WLED Ⅰ显示出更稳定的变化趋势。
光学器件 CsPbBr3钙钛矿量子点 白色发光二极管 显色指数 电流稳定性 光学学报
2021, 41(19): 1923002
中国计量大学 材料与化学学院, 浙江 杭州 310018
白光LED由于发光效率高、寿命长以及节能环保等优点, 已逐渐成为照明行业的主流产品。通常照明用白光LED要求高显色指数和低色温。本文采用Gd3(Al,Ga)5O12∶Ce (GGAG∶Ce)作为发光粉体、硅胶作为基质材料成功制备了可用于封装白光LED的具有一定透明度的GGAG∶Ce柔性复合荧光膜。 通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱、扫描电子显微镜(SEM)、变温荧光光谱等手段分析了复合荧光膜的物相、形貌及发光性能。结果表明, 该柔性复合荧光膜的主晶相为GGAG∶Ce晶相, 荧光膜表面平整度较好、柔性较好。GGAG∶Ce复合荧光膜的主激发峰和发射峰分别位于450 nm和540 nm左右,属于Ce3+的5d→4f电子跃迁发光, 衰减时间约为40 ns左右。荧光性能表明, 复合荧光膜的最佳复合浓度为20%左右, 其显色指数达到85.1, 色温为6 295 K。变温荧光光谱表明, 复合荧光膜具有较好的热稳定性, 在白光LED中具有潜在的应用前景。
复合荧光膜 白光LED 显色指数 GGAG∶Ce GGAG∶Ce composite fluorescent film white LED color rendering index
显色指数是白光有机发光二极管的重要评价参数。为了得到具有高显色指数的白光有机发光二极管,采用真空蒸镀法制备了一系列器件。以NPB∶TPBi(1∶1)形成的激基复合物作为蓝色发光层可以降低白光有机发光二极管的制备难度和成本。与单层激基复合物发光层(3 nm)器件相比,采用双层激基复合物发光层(1.5 nm×2)有助于平衡激子分布,提高器件的显色指数。在此基础上,通过改变间隔层的厚度来调整激子的Dexter能量传输。当间隔层1(Spacer 1)的厚度为2 nm时,暖白光器件B2的最大功率效率为16.11 lm/W,其在5 V驱动电压下的显色指数高达95,其相关色温为2322 K。
光学器件 白光有机发光二极管 激基复合物 显色指数 间隔层 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 212303
1 天津工业大学电子与信息工程学院, 天津 300387
2 大功率半导体照明应运系统教育部工程研究中心, 天津 300387
3 天津工业大学电气工程与自动化学院天津市电工电能新技术重点实验室, 天津 300387
4 天津成科传动机电技术股份有限公司 300384
提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)的红/绿/蓝/青/黄/暖白(R/G/B/C/Y/WW)6色发光二极管(LED)的白光光谱优化方法。该方法根据光谱叠加性原理,采用1931 CIE-XYZ三刺激值建立了G+WW,B+C,R+Y各混合光源色坐标与光通量贡献率ρG+WW(r1),ρB+C(r2),ρR+Y(r3)的函数关系,在不同光通量百分比r1,r2,r3下,通过优化遍历范围计算得到相关色温为2700, 4000, 5500, 7000 K时合成白光的最优显色指数Ra为96.4,97.0,97.3,97.4,并采用R/G/B/C/Y/WW 6色LED进行实验验证。结果表明:R/G/B/C/Y/WW LED模块可实现相关色温在2700~7000 K范围内的白光调节。当光通量设定为500 lm时,相关色温的最大相对误差为1.96%,一般显色指数Ra最大相对误差为1.24%,发光效率可达146.81~152.40 lm·W -1。
光学器件 脉冲宽度调制 发光二极管 显色指数
1 深圳信息职业技术学院 电子与通信学院, 广东 深圳 518172
2 华中科技大学 机械科学与工程学院, 湖北 武汉 430074
3 深圳清华大学研究院, 广东 深圳 518057
4 旭宇光电(深圳)股份有限公司, 广东 深圳 518101
全光谱LED具有光谱和太阳光可见光光谱相似度高、色彩饱和度和保真度高、显色指数接近100且无蓝光危害等优点, 被认为是未来半导体照明技术的一个主流方向。本文从全光谱LED的概念和特性着手, 简述了全光谱LED方案相较于传统方案的优越性; 阐述了目前主流的全光谱LED方案及存在的问题; 最后, 分别从新型荧光粉的开发和多基色全光谱的合成两个方面介绍了研究者们关于完善光谱和简化流程所做的工作, 并对未来全光谱LED的应用做出了设想。
全光谱 混色 显色指数 色温 full-spectrum mixture color rending index color temperature
