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香港大学科学家利用纳米球让LED发出白光

导读: 香港大学的科学家最近在蓝光发光二极管(LED)上覆盖绿色及橘红色荧光纳米球(nanosphere),成功地混合出白光。他们让载有染料的聚苯乙烯球自组(self-assembly)形成蛋白石状的光子晶体结构,以便让更多光能脱离组件,同时提供一个平滑的发光曲线。

香港大学的科学家最近在蓝光发光二极管(LED)上覆盖绿色及橘红色荧光纳米球(nanosphere),成功地混合出白光。他们让载有染料的聚苯乙烯球自组(self-assembly)形成蛋白石状的光子晶体结构,以便让更多光能脱离组件,同时提供一个平滑的发光曲线。


绿色及橘红色荧光纳米球

目前LED发出白光的机制主要有两种:一是在蓝光LED上覆盖一层黄色荧光粉,另一种作法是混合红(R)、绿(G)、蓝(B)三色LED发出的光。RGB混光法的光输出效率较高,不过要以正确的比例混合三色光以避免色分离(color separation)并不是件易事。相反地,在蓝光LED上覆盖荧光粉较为容易,但频率下反转(spectral down conversion)导致的能量损耗会使光输出降低。

 

港大的Anthony Choi等人所研发的方法相当于荧光粉的改良版,他们在氮化镓(GaN) microLED表面沉积绿色及橘红色荧光纳米球的混合物,这些粒子会自组形成六角最密堆积(hcp)结构,这种结构提供了相当大的表面积来进行吸收及发出荧光,因此能有效地产生频率反转。

 

港大的原型组件虽然也有史托克漂移损失(Stokes shift loss),但能产生高度均匀的白光。Choi指出,由于染料的种类众多,因此可以精确配色,得到不同的白光以及更高的演色指数(CRI)。该小组得到的发光效率高达67.2 lm/W,色温则介于3587至13000 K,并预计纳米球披覆层的寿命可超过36个月。

 

该小组希望能在固态照明领域中占一席之地,同时也计划将这项技术与他们擅长的microLED数组制造结合,以发展可调色式LED及全彩微显示器等功能性组件。详见Nanotechnology 19, 355203 (2008)。


 

原型芯片(Prototype chips)


Diagram of an LED chip coated with fluorescent nanospheres.

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