Eu3+激活的铝酸钙基玻璃荧光体：面向固态照明应用的无机颜色转换材料研究

针对有机硅树脂热稳定性差导致的LED光效衰减问题，研究人员通过熔融淬火法制备了Eu3+掺杂CaAl4O7/碲酸盐玻璃复合荧光体(P-i-G)。该材料在150°C下保持80.4%的初始PL强度，617 nm强红光发射显著改善白光LED的显色性，为高功率照明和显示背光提供了新型无机颜色转换方案。

　　

在追求高效节能照明的时代，传统白光LED依赖的YAG:Ce³⁺黄色荧光体存在红光成分不足的缺陷，导致显色指数(CRI)偏低和色温(CCT)偏高，难以满足室内照明所需的暖白光需求。更棘手的是，当前主流的有机硅树脂封装材料在150°C就会发生热降解，严重制约高功率LED的应用寿命。面对这些技术瓶颈，印度理工学院安得拉邦分校（National Institute of Technology Andhra Pradesh）的研究团队独辟蹊径，将目光投向具有优异热稳定性的无机荧光体-玻璃复合材料。

研究人员创新性地选择Eu³⁺掺杂的CaAl₄O₇作为红色荧光体，这种材料不仅具有从紫外到近红外的宽透光范围，其单斜晶系结构还能有效激活Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂跃迁。通过微波辅助燃烧法快速合成荧光粉后，将其嵌入60TeO₂-20B₂O₃-10ZnO-10Na₂O（TBZN）碲酸盐玻璃基质，利用熔融淬火技术成功制备出透明荧光体-玻璃复合材料(P-i-G)。

研究采用X射线衍射(XRD)确认材料非晶态特征，傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱验证Te-O和B-O键的形成，光学显微镜观察荧光体分散状态。通过光致发光(PL)谱检测到617 nm的强红光发射，Judd-Ofelt理论分析揭示了局域对称性和共价性对发光效率的影响。热稳定性测试表明材料在150°C高温下仍保持80.4%的初始发光强度。

【结构研究】XRD显示P-i-G保持玻璃基质的非晶特性，28°处的宽峰证实TeO₂网络结构形成。荧光体晶格与玻璃基质折射率匹配度达92%，这是实现高透光率的关键。

【光学性能】在393 nm激发下，Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁产生617 nm主发射峰，半高宽仅12 nm的锐线光谱特别适合显示背光应用。Ω₂=8.21×10^-20 cm²的J-O参数表明Eu³⁺处于低对称性环境，有利于红光发射。

【热稳定性】温度依赖PL测试显示，从室温升至150°C时发光强度呈线性下降，但绝对衰减量仅19.6%，远优于有机硅树脂材料。这种特性源于玻璃基质对荧光体的热隔离效应。

该研究突破性地解决了红色荧光体与玻璃基质的界面相容性问题，通过精确调控TBZN玻璃的B₂O₃含量实现机械强度与透光性的平衡。所开发的P-i-G材料兼具高折射率(1.89)和低熔点(650°C)特性，可直接与UV-LED芯片集成，为车用大灯、投影仪等高温环境照明设备提供了革命性解决方案。论文成果发表在《Journal of Alloys and Compounds》，为固态照明领域无机颜色转换器的设计提供了新范式。