飛利浦公司(Philips Technologie)亞琛(Aachen)照明開發(fā)中心與德國慕尼黑大學(Ludwig-Maximilians-Universitaet；LMU)的研究人員們攜手開發(fā)出一種新型的紅色螢光粉材料，據(jù)稱可提高白光 LED 的性能。
以慕尼黑大學無機固態(tài)化學系主任Wolfgang Schnick教授為主導的研究團隊開發(fā)出可應用于 LED 的全新材料具有相當不尋常的特性，可望為 LED 市場帶來突破性的進展。這項研究結果已發(fā)表于最近一期的《Nature Materials》雜志上。
由于傳統(tǒng)白熾燈泡的能量轉換效率較低，讓歐盟頒布法令全面禁售。因此，在可預見的未來， LED 將成為首選光源。由 LED 發(fā)出的光是由固態(tài)半導體將電能轉變成光能而來。相較于內(nèi)含有毒汞物質的所謂節(jié)能燈， LED 更加環(huán)保。再者， LED 更加高效，而且可望明顯降低能耗。
單一個 LED 可產(chǎn)生光只有一種色調(diào)。然而，Schnick與其研究團隊已在之前實現(xiàn)了重大的技術突破──透過合成新穎的螢光粉材料，讓一般 LED 產(chǎn)生的藍光被轉換成特定可見光譜的所有顏色�；旌细鞣N不同的顏色后即可實現(xiàn)高品質的白光，這項發(fā)明讓Schnick和他的同事獲得2013年德國未來獎的提名。
透過使用各種發(fā)光陶瓷加以涂覆，可使產(chǎn)生藍光的 LED 轉換成白光發(fā)射器。在對應于從青色到紅色可見光譜中所有其他顏色的波長時，這種材料可吸收一些藍光并再次發(fā)射能量。這些顏色組成以及未被吸收的藍光在加以組合后產(chǎn)生了純白色的光。這個過程聽起來很簡單，但在實際的實現(xiàn)過程則非常具有挑戰(zhàn)性。它需要能夠展現(xiàn)極高熱穩(wěn)定以及具有高效率作業(yè)的螢光粉。
Schnick指出，市售的白光 LED 問題在于總得在最佳能效與可接受的色彩表現(xiàn)之間加以權衡。目前所使用的紅色螢光粉在此具有重要的決定性因素，因為它明顯影響了所謂的顯色指數(shù)。此外，在工業(yè)領域也對于這種夠發(fā)出深紅光的新式螢光粉存在日益成長的需求，因為它能夠解決對于最佳化效率以及最自然顯色兩項需求之間的沖突。
由Schnick主導的研究團隊、飛利浦公司的Peter Schmidt及其同事們共同開發(fā)出的新材料則采用了氮化鍶(LiAl3N4)。當與適量的稀土金屬──銪摻雜后，所形成的復合材料可在紅光波段的窄頻范內(nèi)顯示密集發(fā)光。發(fā)光峰值發(fā)生在大約650nm波長，而寬度峰值波長只有50nm。相較于傳統(tǒng) LED ，結合這種新材料的首款 LED 原型可產(chǎn)生更高14%的光源，而且還具有更佳的顯色指數(shù)。
Schnick指出，憑藉其獨特的發(fā)光性能，這種新材料可望超越在 LED 中所用的各種紅色螢光粉，而且還有實現(xiàn)更多工業(yè)應用的潛力。
在飛利浦公司亞琛照明開發(fā)中心的Peter Schmidt與其同事目前正致力于改善這種紅色螢光粉的合成材料，從而為大規(guī)模制造實現(xiàn)最佳化。他們的目標在于以最佳的顯色特性，從而實現(xiàn)更明亮、更高效率的下一代白光 LED 。
