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美研究人员改良荧光粉 LED目标光效300lm/w

2013-11-05 14:10
老猫
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      加州大学圣巴巴拉分校固态照明和能源中心(SSLEC)的研究人员宣布了一项突破性的研究,可以改良荧光粉,使LED照明更明亮更高效。研究人员表示,他们的目标是光效达到90%,或300流明/瓦。

    共同进行这一突破性研究的人员包括加州大学圣巴巴拉分校材料系兼化学与生物化学系的教授Ram Seshadri,材料学教授的Steven DenBaars和博士后副研究员Jakoah Brgoch。研究成果由他们共同撰写发表在《物理化学》杂志上。

    Seshadri表示,固态照明的最新进展是氮化镓LED,这种技术在很大程度上归功于加州大学圣巴巴拉分校材料学教授Shuji Nakamura,他发明了第一个高亮度蓝光LED。在固态白色照明技术,荧光粉被以这样的方式应用于LED芯片——从蓝色的氮化镓LED发出的光子穿过荧光粉,将蓝光混合转变为绿-黄-橙色范围的光。当它与蓝光均匀结合,绿-黄-橙光就会发出白光。

    最近,荧光粉材料的制备更像是一门艺术而非科学——晶体结构充当主体激活离子,将高能量的蓝色光转变为低能量的黄色/橙色光。Seshadri说:“到目前为止,对于是什么使一些荧光粉有效而另一些无效这个问题,一直没有很完整的解释。在一些不那么好的晶体中,总会有部分光子变成为热量,产生浪费。”

   “极少的荧光体材料在升高的温度下仍保持其光效,”Brgoch说道。“很少有人了解到如何选择晶体,使得荧光材料发挥更大的效用并在温度升高的情况下仍保持光效。

    然而,研究人员利用基于密度泛函理论的计算,确定了晶体结构的刚性是影响荧光粉效率的关键因素,这就是说,好的荧光粉需具备高刚性晶体结构。此外,结构刚度的指标可以通过密度泛函理论计算得出,那么荧光粉可以先进行筛选再使用。这一突破性的发现为高光效高亮度的LED照明提供了“快车道”。低效率的白炽灯和荧光灯灯泡的淘汰速度进一步加快。

   “我们的目标是使LED达到90%光效,或300流明/瓦,而我们目前在实验室获得的数据是60%。市面上白炽灯泡的光效大约是5%,荧光灯稍高一点,为20%左右。”电子与计算机工程系教授兼SSLEC的联合主任DenBaars说道。

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