美国科学家成功研发不含稀土的LED荧光粉

2015-08-26 08:38

　　美国研究人员声称已经成功研发出更便宜、寿命更持久的白光LED。他们将在近期举办的第250届美国化学学会（ACS）全国会议暨博览会上讨论此项发明。

　　来自美国罗格斯大学且参与该项研究的团队成员Zhichao Hu 介绍说："如果美国有更多的人在家里或企业使用LED，那么该国的耗电量可减少一半。"当时，他是一名研究生。现在，他是罗格斯大学博士后，主要研究稀土元素领域。

　　当前的LED技术通常是使用单个半导体芯片来产生蓝光，然后依靠黄光发光荧光粉涂层将颜色转换成白色。这种荧光粉由掺杂了铈的钇铝石榴石（由稀土元素组成）制成。而这些稀土元素非常昂贵，且供应有限，他们主要来自于美国以外的采矿作业。

　　该研究团队正在研发以混合磷为基础的技术，其声称该技术可使LED的寿命更持久、效率更高、成本更低。他们结合普通富含土壤的金属和有机发光分子产生可控的LED白光荧光粉。通过改变金属及有机成分，研究人员可以系统地调整荧光粉对人眼最能接受的区域可见光光谱的颜色。他们还继续试验研发其他基于不同的金属和有机化合物的不含稀土的LED荧光粉。

　　许多材料都存在组合的可能，所以他们最初计算了各种排序的可能性，预测各种金属和有机物组合会发出何种颜色的光，然后进行试验测试，找到最佳组合。

　　他们这种方法允许覆盖包括黄色和白色的整个可见范围的带隙和光发射能够进行系统微调。因此，他们研发的LED灯能够微调出一种暖白光，类似于廉价低效的白炽灯。这在普通照明应用中有着重要意义。

　　（左图：涂上黄色荧光粉的 LED，关闭状态；右图：打开状态）

　　Hu指出："我们不得不克服的挑战之一就是找出合适的条件合成化合物。就像做菜一样，这种合成也需要'配方'。它往往并不是简单地将原材料混合在一起就能获得所需的产品。我们需要优化反应条件--温度、溶剂的添加--然后制定简单的步骤，获取高产量的化合物。"

　　对某些材料进行试验的结果显示，该团队运用目前的方法能够减少LED 90%的成本。他们已申请美国专利，并在探讨生产的可能性。

　　该项目研究的经费由国家科学基金会和美国罗格斯大学提供。Hu目前也受到了美国国家能源部重要材料研究所的资助。