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暖光LED灯新材料问世


众所周知,LED(发光二极管)灯节能高效且寿命较长,但由于目前的LED灯以浅蓝色冷光灯为主,这阻碍了它在室内照明领域的普及。

如今,佐治亚大学的科学家研制出了据说是世界上首个使用单一荧光粉和单一发光单元的暖白光LED灯。有关这种材料详细情况的论文发表在《自然》出版集团最新一期的《光科学与应用》期刊中。

论文的主要作者、佐治亚大学副教授潘正威(音)说:“目前,白光LED灯主要用在闪光灯和汽车大灯上,但它们发出的浅蓝色冷光不太招人喜欢,尤其在室内照明领域。我们的材料达到了暖色温,同时又能实现逼真的色彩还原。此前使用单一荧光粉改进的LED灯都没能达到这种效果。”

潘正威表示,衡量人造光的质量主要有两个指标。相关色温用来衡量光的冷暖。对室内照明来说,色温低于4000K(开尔文温度)是比较理想的,而相关色温高于5000K,发光器就会发出白光LED灯那样的浅蓝色冷光。另一个重要指标是色彩还原度,即光源模拟自然光的能力。还原度达到80以上对室内照明来说是理想的,低于此数值色彩就会显得失真。

潘正威和其同事研制的材料满足了这两个条件,相关色温被控制在了4000K以下,同时色彩还原度达到了85。

潘正威说,给蓝光LED芯片外层涂上不同颜色的荧光粉,就能发出暖白光,这样便能做出以荧光粉为基础的白光LED灯。不过,将这些原材料按照精确比例配比起来费力又耗钱,而且最终产生的光色会有所差异,因为每一种原材料对温度变化的反应都不相同。

该论文作者之一、佐治亚大学工程学院博士在读生李旭帆(音)说:“使用单一荧光粉能解决光色不稳定的问题,因为单一材料不会随着温度的上升发生变化。”

为了研制新的荧光粉,潘正威和他的团队选取了氧化铕、氧化铝、氧化钡和石墨粉,每种均取少量混到一起。然后,他们将这些粉末状材料放到管式炉中加热至1450摄氏度。炉内的真空状态使得被汽化的材料落到底盘上,沉积为黄色的发光化合物,再将它们装进灯泡里。

研究结果虽然很有前景,但潘正威强调说,还需要解决几个难题才能将这种材料用于家庭、企业和学校的照明。新材料的光效比目前的浅蓝色白光LED灯要低得多。此外,规模化生产也会面临挑战。

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