飛利浦公司(Philips Technologie)亞琛(Aachen)照明開(kāi)發(fā)中心與德國(guó)慕尼黑大學(xué)(Ludwig-Maximilians-Universitaet；LMU)的研究人員們攜手開(kāi)發(fā)出一種新型的紅色螢光粉材料，據(jù)稱(chēng)可提高白光 LED 的性能。
以慕尼黑大學(xué)無(wú)機(jī)固態(tài)化學(xué)系主任Wolfgang Schnick教授為主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出可應(yīng)用于 LED 的全新材料具有相當(dāng)不尋常的特性，可望為 LED 市場(chǎng)帶來(lái)突破性的進(jìn)展。這項(xiàng)研究結(jié)果已發(fā)表于最近一期的《Nature Materials》雜志上。
由于傳統(tǒng)白熾燈泡的能量轉(zhuǎn)換效率較低，讓歐盟頒布法令全面禁售。因此，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)， LED 將成為首選光源。由 LED 發(fā)出的光是由固態(tài)半導(dǎo)體將電能轉(zhuǎn)變成光能而來(lái)。相較于內(nèi)含有毒汞物質(zhì)的所謂節(jié)能燈， LED 更加環(huán)保。再者， LED 更加高效，而且可望明顯降低能耗。
單一個(gè) LED 可產(chǎn)生光只有一種色調(diào)。然而，Schnick與其研究團(tuán)隊(duì)已在之前實(shí)現(xiàn)了重大的技術(shù)突破──透過(guò)合成新穎的螢光粉材料，讓一般 LED 產(chǎn)生的藍(lán)光被轉(zhuǎn)換成特定可見(jiàn)光譜的所有顏色。混合各種不同的顏色后即可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的白光，這項(xiàng)發(fā)明讓Schnick和他的同事獲得2013年德國(guó)未來(lái)獎(jiǎng)的提名。
透過(guò)使用各種發(fā)光陶瓷加以涂覆，可使產(chǎn)生藍(lán)光的 LED 轉(zhuǎn)換成白光發(fā)射器。在對(duì)應(yīng)于從青色到紅色可見(jiàn)光譜中所有其他顏色的波長(zhǎng)時(shí)，這種材料可吸收一些藍(lán)光并再次發(fā)射能量。這些顏色組成以及未被吸收的藍(lán)光在加以組合后產(chǎn)生了純白色的光。這個(gè)過(guò)程聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，但在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程則非常具有挑戰(zhàn)性。它需要能夠展現(xiàn)極高熱穩(wěn)定以及具有高效率作業(yè)的螢光粉。
Schnick指出，市售的白光 LED 問(wèn)題在于總得在最佳能效與可接受的色彩表現(xiàn)之間加以權(quán)衡。目前所使用的紅色螢光粉在此具有重要的決定性因素，因?yàn)樗黠@影響了所謂的顯色指數(shù)。此外，在工業(yè)領(lǐng)域也對(duì)于這種夠發(fā)出深紅光的新式螢光粉存在日益成長(zhǎng)的需求，因?yàn)樗軌蚪鉀Q對(duì)于最佳化效率以及最自然顯色兩項(xiàng)需求之間的沖突。
由Schnick主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)、飛利浦公司的Peter Schmidt及其同事們共同開(kāi)發(fā)出的新材料則采用了氮化鍶(LiAl3N4)。當(dāng)與適量的稀土金屬──銪摻雜后，所形成的復(fù)合材料可在紅光波段的窄頻范內(nèi)顯示密集發(fā)光。發(fā)光峰值發(fā)生在大約650nm波長(zhǎng)，而寬度峰值波長(zhǎng)只有50nm。相較于傳統(tǒng) LED ，結(jié)合這種新材料的首款 LED 原型可產(chǎn)生更高14%的光源，而且還具有更佳的顯色指數(shù)。
Schnick指出，憑藉其獨(dú)特的發(fā)光性能，這種新材料可望超越在 LED 中所用的各種紅色螢光粉，而且還有實(shí)現(xiàn)更多工業(yè)應(yīng)用的潛力。
在飛利浦公司亞琛照明開(kāi)發(fā)中心的Peter Schmidt與其同事目前正致力于改善這種紅色螢光粉的合成材料，從而為大規(guī)模制造實(shí)現(xiàn)最佳化。他們的目標(biāo)在于以最佳的顯色特性，從而實(shí)現(xiàn)更明亮、更高效率的下一代白光 LED 。
