加州大學(xué)圣巴巴拉分校固態(tài)照明和能源中心(SSLEC）的研究人員宣布了一項(xiàng)突破性的研究，可以改良熒光粉，使LED照明更明亮更高效。研究人員表示，他們的目標(biāo)是光效達(dá)到90%，或300流明/瓦。

    共同進(jìn)行這一突破性研究的人員包括加州大學(xué)圣巴巴拉分校材料系兼化學(xué)與生物化學(xué)系的教授Ram Seshadri，材料學(xué)教授的Steven DenBaars和博士后副研究員Jakoah Brgoch。研究成果由他們共同撰寫發(fā)表在《物理化學(xué)》雜志上。

美研究人員改良熒光粉 LED目標(biāo)光效300lm/w

    Seshadri表示，固態(tài)照明的最新進(jìn)展是氮化鎵LED，這種技術(shù)在很大程度上歸功于加州大學(xué)圣巴巴拉分校材料學(xué)教授Shuji Nakamura，他發(fā)明了第一個(gè)高亮度藍(lán)光LED。在固態(tài)白色照明技術(shù)，熒光粉被以這樣的方式應(yīng)用于LED芯片——從藍(lán)色的氮化鎵LED發(fā)出的光子穿過熒光粉，將藍(lán)光混合轉(zhuǎn)變?yōu)榫G-黃-橙色范圍的光。當(dāng)它與藍(lán)光均勻結(jié)合，綠-黃-橙光就會(huì)發(fā)出白光。

    最近，熒光粉材料的制備更像是一門藝術(shù)而非科學(xué)——晶體結(jié)構(gòu)充當(dāng)主體激活離子，將高能量的藍(lán)色光轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍芰康狞S色/橙色光。Seshadri說：“到目前為止，對(duì)于是什么使一些熒光粉有效而另一些無效這個(gè)問題，一直沒有很完整的解釋。在一些不那么好的晶體中，總會(huì)有部分光子變成為熱量，產(chǎn)生浪費(fèi)。”

   “極少的熒光體材料在升高的溫度下仍保持其光效，”Brgoch說道。“很少有人了解到如何選擇晶體，使得熒光材料發(fā)揮更大的效用并在溫度升高的情況下仍保持光效。

    然而，研究人員利用基于密度泛函理論的計(jì)算，確定了晶體結(jié)構(gòu)的剛性是影響熒光粉效率的關(guān)鍵因素，這就是說，好的熒光粉需具備高剛性晶體結(jié)構(gòu)。此外，結(jié)構(gòu)剛度的指標(biāo)可以通過密度泛函理論計(jì)算得出，那么熒光粉可以先進(jìn)行篩選再使用。這一突破性的發(fā)現(xiàn)為高光效高亮度的LED照明提供了“快車道”。低效率的白熾燈和熒光燈燈泡的淘汰速度進(jìn)一步加快。

   “我們的目標(biāo)是使LED達(dá)到90%光效，或300流明/瓦，而我們目前在實(shí)驗(yàn)室獲得的數(shù)據(jù)是60%。市面上白熾燈泡的光效大約是5%，熒光燈稍高一點(diǎn)，為20%左右。”電子與計(jì)算機(jī)工程系教授兼SSLEC的聯(lián)合主任DenBaars說道。