高效宽谱绿色荧光粉Y2BaScAl3SiO12:Ce3+的突破性研究及其在白光LED中的应用

针对白光LED(WLED)中光谱不连续和色彩品质不佳的难题，研究人员开发出新型石榴石结构荧光粉Y2BaScAl3SiO12:Ce3+(YBSAS:Ce3+)。该材料在452 nm激发下产生121 nm半峰宽的宽带绿光发射，热稳定性优异（423 K时保持62%发光强度），与商用CaAlSiN3:Eu2+红粉组合实现Ra=95.7、CCT=3594 K的高品质暖白光，为固态照明提供了光谱连续性与色彩质量的双重解决方案。

　　

在全球能源危机加剧的背景下，照明用电量十年间激增23%的现状，将固态照明技术推向了能源革命的前沿。传统YAG:Ce³⁺荧光粉与蓝光芯片组合的白光LED存在红光成分不足、显色指数低（Ra<80）和色温偏高（5000-6500 K）等缺陷，而β-SiAlON:Eu²⁺等替代材料又面临制备温度过高（2000°C）或成本昂贵（LuAG:Ce³⁺）的困境。河南高校联合研究团队在《Journal of Allergy and Hypersensitivity Diseases》发表的研究，通过设计新型Y₂BaScAl₃SiO₁₂:Ce³⁺(YBSAS:Ce³⁺)荧光粉，为这一领域带来突破性进展。

研究采用高温固相法（1000-1500°C）合成系列YBSAS:xCe³⁺样品，结合X射线衍射（XRD）精修确定晶体结构，通过变温荧光光谱分析热稳定性，最终构建蓝光芯片+红绿荧光粉的三元器件进行性能验证。

【Phosphor synthesis】
优化后的YBSAS:0.11Ce³⁺在541 nm处产生121 nm超宽发射带，成功填补了传统方案中的青光缺口。

【Phase Formation and Structural Analysis】
Rietveld精修证实Ce³⁺占据[YO₈]十二面体位点，晶体场分裂能计算揭示其宽带发射源于5d能级劈裂。

【Conclusion】
该材料在423 K高温下仍保持62%发光强度，色坐标偏移仅Δs=1.3×10^-3，与商用红粉组合实现Ra=95.7、3594 K暖白光，流明效率达62.3 lm/W。

这项研究通过精确调控Ce³⁺在石榴石结构中的配位环境，不仅解决了光谱不连续的核心难题，更创造了兼具宽光谱、高热稳定性和低成本优势的荧光材料。其器件性能远超现行行业标准，为《"十四五"节能环保产业发展规划》中半导体照明能效提升目标提供了关键技术支撑，标志着我国在高端荧光粉设计领域取得重要突破。