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飞利浦开发新型红色荧光粉可提高白光LED效能

飞利浦公司亚琛(Aachen)照明开发中心与德国慕尼黑大学的研究人员们携手开发出一种新型的红色荧光粉材料,据称可提高白光LED的性能。

以慕尼黑大学无机固态化学系主任Wolfgang Schnick教授为主导的研究团队开发出可应用于LED的全新材料具有相当不寻常的特性,可望为LED市场带来突破性的进展。这项研究结果已发表于最近一期的《Nature Materials》杂志上。

由于传统白炽灯泡的能量转换效率较低,让欧盟颁布法令全面禁售。因此,在可预见的未来,LED 将成为首选光源。由LED发出的光是由固态半导体将电能转变成光能而来。相较于内含有毒汞物质的所谓节能灯,LED 更加环保。再者,LED 更加高效,而且可望明显降低能耗。

单一个LED可产生光只有一种色调。然而,Schnick与其研究团队已在之前实现了重大的技术突破──透过合成新颖的荧光粉材料,让一般LED产生的蓝光被转换成特定可见光谱的所有颜色。混合各种不同的颜色后即可实现高品质的白光,这项发明让Schnick和他的同事获得2013年德国未来奖的提名。

透过使用各种发光陶瓷加以涂覆,可使产生蓝光的LED转换成白光发射器。在对应于从青色到红色可见光谱中所有其他颜色的波长时,这种材料可吸收一些蓝光并再次发射能量。这些颜色组成以及未被吸收的蓝光在加以组合后产生了纯白色的光。这个过程听起来很简单,但在实际的实现过程则非常具有挑战性。它需要能够展现极高热稳定以及具有高效率作业的荧光粉。

Schnick指出,市售的白光LED问题在于总得在最佳能效与可接受的色彩表现之间加以权衡。目前所使用的红色荧光粉在此具有重要的决定性因素,因为它明显影响了所谓的显色指数。此外,在工业领域也对于这种够发出深红光的新式荧光粉存在日益成长的需求,因为它能够解决对于最佳化效率以及最自然显色两项需求之间的冲突。

由Schnick主导的研究团队、飞利浦公司的Peter Schmidt及其同事们共同开发出的新材料则采用了氮化锶(LiAl3N4)。当与适量的稀土金属铕掺杂后,所形成的复合材料可在红光波段的窄频范内显示密集发光。发光峰值发生在大约650nm波长,而宽度峰值波长只有50nm。相较于传统LED,结合这种新材料的首款LED原型可产生更高14%的光源,而且还具有更佳的显色指数。

Schnick指出,凭借其独特的发光性能,这种新材料可望超越在LED中所用的各种红色荧光粉,而且还有实现更多工业应用的潜力。

在飞利浦公司亚琛照明开发中心的Peter Schmidt与其同事目前正致力于改善这种红色荧光粉的合成材料,从而为大规模制造实现最佳化。他们的目标在于以最佳的显色特性,从而实现更明亮、更高效率的下一代白光LED。

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