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光電/顯示技術  

新式紅色螢光粉提高白光LED效能

上網時間: 2014年06月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:螢光粉  白光  LED  紅光  白熾燈泡 

飛利浦公司(Philips Technologie)亞琛(Aachen)照明開發中心與德國慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-Universitaet;LMU)的研究人員們攜手開發出一種新型的紅色螢光粉材料,據稱可提高白光 LED 的性能。

以慕尼黑大學無機固態化學系主任Wolfgang Schnick教授為主導的研究團隊開發出可應用於 LED 的全新材料具有相當不尋常的特性,可望為 LED 市場帶來突破性的進展。這項研究結果已發表於最近一期的《Nature Materials》雜誌上。

由於傳統白熾燈泡的能量轉換效率較低,讓歐盟頒佈法令全面禁售。因此,在可預見的未來, LED 將成為首選光源。由 LED 發出的光是由固態半導體將電能轉變成光能而來。相較於內含有毒汞物質的所謂節能燈, LED 更加環保。再者, LED 更加高效,而且可望明顯降低能耗。

單一個 LED 可產生光只有一種色調。然而,Schnick與其研究團隊已在之前實現了重大的技術突破──透過合成新穎的螢光粉材料,讓一般 LED 產生的藍光被轉換成特定可見光譜的所有顏色。混合各種不同的顏色後即可實現高品質的白光,這項發明讓Schnick和他的同事獲得2013年德國未來獎的提名。

新開發的螢光粉可提高白光LED的顯色品質。
新開發的螢光粉可提高白光LED的顯色品質。
(來源:Wolfgang Schnick / LMU Munich)

透過使用各種發光陶瓷加以塗覆,可使產生藍光的 LED 轉換成白光發射器。在對應於從青色到紅色可見光譜中所有其他顏色的波長時,這種材料可吸收一些藍光並再次發射能量。這些顏色組成以及未被吸收的藍光在加以組合後產生了純白色的光。這個過程聽起來很簡單,但在實際的實現過程則非常具有挑戰性。它需要能夠展現極高熱穩定以及具有高效率作業的螢光粉。

Schnick指出,市售的白光 LED 問題在於總得在最佳能效與可接受的色彩表現之間加以權衡。目前所使用的紅色螢光粉在此具有重要的決定性因素,因為它明顯影響了所謂的顯色指數。此外,在工業領域也對於這種夠發出深紅光的新式螢光粉存在日益成長的需求,因為它能夠解決對於最佳化效率以及最自然顯色兩項需求之間的衝突。

由Schnick主導的研究團隊、飛利浦公司的Peter Schmidt及其同事們共同開發出的新材料則採用了氮化鍶(LiAl3N4)。當與適量的稀土金屬──銪摻雜後,所形成的複合材料可在紅光波段的窄頻範內顯示密集發光。發光峰值發生在大約650nm波長,而寬度峰值波長只有50nm。相較於傳統 LED ,結合這種新材料的首款 LED 原型可產生更高14%的光源,而且還具有更佳的顯色指數。

Schnick指出,憑藉其獨特的發光性能,這種新材料可望超越在 LED 中所用的各種紅色螢光粉,而且還有實現更多工業應用的潛力。

在飛利浦公司亞琛照明開發中心的Peter Schmidt與其同事目前正致力於改善這種紅色螢光粉的合成材料,從而為大規模製造實現最佳化。他們的目標在於以最佳的顯色特性,從而實現更明亮、更高效率的下一代白光 LED 。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Red phosphors enhance the performance of white-emitting LEDs,by Paul Buckley)





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