美國研究人員聲稱已經(jīng)成功研發(fā)出更便宜、壽命更持久的白光LED。他們將在近期舉辦的第250屆美國化學(xué)學(xué)會(ACS)全國會議暨博覽會上討論此項發(fā)明。
來自美國羅格斯大學(xué)且參與該項研究的團隊成員Zhichao Hu 介紹說："如果美國有更多的人在家里或企業(yè)使用LED，那么該國的耗電量可減少一半。"當(dāng)時，他是一名研究生?，F(xiàn)在，他是羅格斯大學(xué)博士后，主要研究稀土元素領(lǐng)域。
當(dāng)前的LED技術(shù)通常是使用單個半導(dǎo)體芯片來產(chǎn)生藍光，然后依靠黃光發(fā)光熒光粉涂層將顏色轉(zhuǎn)換成白色。這種熒光粉由摻雜了鈰的釔鋁石榴石(由稀土元素組成)制成。而這些稀土元素非常昂貴，且供應(yīng)有限，他們主要來自于美國以外的采礦作業(yè)。
該研究團隊正在研發(fā)以混合磷為基礎(chǔ)的技術(shù)，其聲稱該技術(shù)可使LED的壽命更持久、 效率更高、 成本更低。他們結(jié)合普通富含土壤的金屬和有機發(fā)光分子產(chǎn)生可控的LED白光熒光粉。通過改變金屬及有機成分，研究人員可以系統(tǒng)地調(diào)整熒光粉對人眼最能接受的區(qū)域可見光光譜的顏色。他們還繼續(xù)試驗研發(fā)其他基于不同的金屬和有機化合物的不含稀土的LED熒光粉。
許多材料都存在組合的可能，所以他們最初計算了各種排序的可能性，預(yù)測各種金屬和有機物組合會發(fā)出何種顏色的光，然后進行試驗測試，找到最佳組合。
他們這種方法允許覆蓋包括黃色和白色的整個可見范圍的帶隙和光發(fā)射能夠進行系統(tǒng)微調(diào)。 因此，他們研發(fā)的LED燈能夠微調(diào)出一種暖白光，類似于廉價低效的白熾燈。這在普通照明應(yīng)用中有著重要意義。
(左圖：涂上黃色熒光粉的 LED，關(guān)閉狀態(tài);右圖：打開狀態(tài))
Hu指出："我們不得不克服的挑戰(zhàn)之一就是找出合適的條件合成化合物。就像做菜一樣，這種合成也需要'配方'。它往往并不是簡單地將原材料混合在一起就能獲得所需的產(chǎn)品。我們需要優(yōu)化反應(yīng)條件--溫度、溶劑的添加--然后制定簡單的步驟，獲取高產(chǎn)量的化合物。"
對某些材料進行試驗的結(jié)果顯示，該團隊運用目前的方法能夠減少LED 90%的成本。他們已申請美國專利，并在探討生產(chǎn)的可能性。
該項目研究的經(jīng)費由國家科學(xué)基金會和美國羅格斯大學(xué)提供。Hu目前也受到了美國國家能源部重要材料研究所的資助。
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