НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЛЮМИНОФОРЫ В СТЕКЛЕ НА ОСНОВЕ  СВИНЦОВО-СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

Асеев Владимир Анатольевич, Бибик Анастасия Юрьевна, Колобкова Елена Вячеславовна, Некрасова Яна Андреевна, Никоноров Николай Валентинович, Романов Алексей Евгеньевич, Тузова Юлия Вячеславовна, Швалева Мария Александровна

2014 , ТОМ 14, НОМЕР 5 ( сентябрь-октябрь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

УДК 535.6

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ЛЮМИНОФОРЫ В СТЕКЛЕ НА ОСНОВЕ СВИНЦОВО-СИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

Асеев В.А., Бибик А.Ю., Колобкова Е.В., Некрасова Я.А., Никоноров Н.В., Романов А.Е., Тузова Ю.В., Швалева М.А.

Читать статью полностью

Аннотация

Разработан и синтезирован люминесцирующий композит типа «люминофор в стекле» на основе высокопреломляющей свинцово-силикатной матрицы и мелкодисперсного порошка кристалла алюмо-иттриевого граната, активированного церием. В качестве стеклообразной матрицы была выбрана свинцово-силикатная система (40SiO2-20PbO-(40–x)PbF2-xAlF3, x=25,15,10,5,0). Для получения композита «люминофор в стекле» исходное стекло измельчалось до порошкообразного состояния (фритта) с размером частицы порядка 50 мкм и затем смешивалось с порошком коммерческого люминофора АИГ:Ce3+ в соотношении 30:70. Получившаяся смесь запрессовывалась в форму под давлением и спекалась на подложке из кварцевого стекла в течение 30 мин при температуре 823 К. Таким образом, была получена плоскопараллельная пластинка композита «люминофор в стекле» диаметром 10 мм. Произведена оптимизация состава стекла с целью снижения потерь света при рассеянии на границе раздела стекло–люминофор путем подбора показателя преломления. Проведены рентгенофазовые и спектрально- люминесцентные исследования полученного композита. На основании результатов данных исследований показано, что при спекании не происходит деградации порошка YAG:Ce. Исследована зависимость интенсивности люминесценции от температуры в диапазоне от комнатной температуры до 473 К. Показано, что использование люминофора в стекле снижает температурное тушение люминесценции по сравнению с силиконом. С использованием композита «люминофор в стекле» на основе свинцово-силикатных стекол с низкой температурой стеклования создан макет белого светодиода. Получившийся светодиод излучает белый свет с цветовой температурой 4370 К, световая отдача составляет 58 лм/Вт. Разработанный композит может быть использован для производства мощных светодиодов белого света

Ключевые слова: люминофор в стекле, свинцово-силикатное стекло, алюмо-иттриевый гранат с церием, спектры люминесценции, световая отдача, белые светодиоды

Благодарности. Работа выполнена при государственной финансовой поддержке, выделяемой на реализацию программы развития международных научных лабораторий Университета ИТМО в соответствии с пунктом «Правил распределения и предоставления субсидий на государственную поддержку ведущих университетов Российской Федерации в целях повышения их конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров».

Список литературы

1. Shin-Etsu Silicone. Product Information [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.silicone.jp/e/index.shtml, свободный. Яз. англ. (дата обращения 21.03.2014).

2. Zhao H., Liu G., Zhang J., Poplawsky J.D., Dierolf V., Tansu N. Approaches for high internal quantum efficiency green InGaN light emitting diodes with large overlap quantum wells // Optics Express. 2011. V. 19. N 14. P. A991–A1007.

3. Farrell R.M., Young E.C., Wu F., Denbaars S.P., Speck J.S. Materials and growth issues for highperformance nonpolar and semipolar light-emitting devices // Semiconductor Science and Technology. 2012. V. 27. N 2. Art. 024001

. 4. Zhang J., Tans N. Improvement in spontaneous emission rates for InGaN quantum wells on ternary InGaN substrate for light-emitting diodes // Journal of Applied Physics. 2011. V. 110. N 11. Art. 113110.

5. Ee Y.-K., Biser J.M., Cao W., Chan H.M., Vinci R.P., Tansu N. Metalorganic vapor phase epitaxy of IIInitride light-emitting diodes on nanopatterned AGOG sapphire substrate by abbreviated growth mode // IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electron. 2009. V. 15. N 4. P. 1066–1072.

6. Li X.H., Song R., Ee Y.-K., Kumnorkaew P., Gilchrist J.F., Tansu N. Light extraction efficiency and radiation patterns of III-nitride light-emitting diodes with colloidal microlens arrays with various aspect ratios // IEEE Photonics Journal. 2011. V. 3. N 3. P. 489–499.

7. Tanabe S., Fujita S., Sakamoto A., Yamamoto S. Glass ceramics for solid state lighting // Ceramic Transactions. 2006. V. 173. P. 19–25.

8. Fujita S., Sakamoto A., Tanabe S. Luminescence characteristics of YAG glass-ceramic phosphor for white LED // IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 2008. V. 14. P. 1387–1391.

9. Nishiura S., Tanabe S. Preparation and optical properties of Eu2+ and Sm3+ co-doped glass ceramic phosphors emitting white color by violet laser excitation // Journal of the Ceramic Society of Japan. 2008. V. 116. N 1358. P. 1096–1099.

10. Tsai C.-C., Cheng W.-C., Chang J.-K., Chen Y.-L., Chen J.-H., Hsu Y.-C., Cheng W.-H. Ultra-high thermalstable glass phosphor layer for phosphor-converted white light-emitting diodes // IEEE/OSA Journal of Display Technology. 2013. V. 9. N 6. P. 427–432.

11. Tsvetkova M.N., Korsakov V.G., Sychev M.M., Chernovets B.V., Itkinson G.V. Study of photophosphors for white LEDs // Journal of Optical Technology. 2011. V. 78. N 6. P. 403–407.

12. Tsai C.-C., Chung C.-H., Wang J., Cheng W.-C., Chen M.-H., Liou J.-S., Chang J.-K., Hsu Y.-C., Huang S.- C., Lee C.-W., Hu H.-L., Huang S.B., Kuang J.-H., Cheng W.-H. High thermal stability of high-power phosphor based white-light-emitting diodes employing Ce:YAG-doped glass // Proc. Electronic Components and Technology Conference. 2010. P. 700–703.

13. Tsai C.-C., Liou J.-S., Cheng W.-C., Chung C.-H., Chen M.-H., Wang J., Cheng W.-H. High humidity resistance of high-power white-light-emitting diode modules employing Ce:YAG doped glass // Proc. Electronic Components and Technology Conference. 2011. P. 1626–1630.

14. Lee Y.K., Lee J.S., Heo J., Im W.B., Chung W.J. Phosphor in glasses with Pb-free silicate glass powders as robust color-converting materials for white LED applications // Optics Letters. 2012. V. 37. N 15. P. 3276– 3278.

15. Allen S.C., Steckl A.J. A nearly ideal phosphor-converted white light-emitting diode // Applied Physics Letters. 2008. V. 92. N 14. Art. 143309.

16. Setlur A.A. Phosphors for LED-based solid-state lighting // Electrochemical Society Interface. 2009. V. 18. N 4. P. 32–36.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License