美國(guó)科學(xué)家成功研發(fā)不含稀土的LED熒光粉

　　美國(guó)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(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)全國(guó)會(huì)議暨博覽會(huì)上討論此項(xiàng)發(fā)明。

　　來(lái)自美國(guó)羅格斯大學(xué)且參與該項(xiàng)研究的團(tuán)隊(duì)成員Zhichao Hu 介紹說(shuō)："如果美國(guó)有更多的人在家里或企業(yè)使用LED，那么該國(guó)的耗電量可減少一半。"當(dāng)時(shí)，他是一名研究生。現(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(gè)半導(dǎo)體芯片來(lái)產(chǎn)生藍(lán)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(lái)自于美國(guó)以外的采礦作業(yè)。

　　該研究團(tuán)隊(duì)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(jī)發(fā)光分子產(chǎn)生可控的LED白光熒光粉。通過(guò)改變金屬及有機(jī)成分，研究人員可以系統(tǒng)地調(diào)整熒光粉對(duì)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(yàn)研發(fā)其他基于不同的金屬和有機(jī)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(jì)算了各種排序的可能性，預(yù)測(cè)各種金屬和有機(jī)物組合會(huì)發(fā)出何種顏色的光，然后進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)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(gè)可見范圍的帶隙和光發(fā)射能夠進(jìn)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(jià)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(jiǎn)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(jiǎn)單的步驟，獲取高產(chǎn)量的化合物。"

　　對(duì)某些材料進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果顯示，該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用目前的方法能夠減少LED 90%的成本。他們已申請(qǐng)美國(guó)專利，并在探討生產(chǎn)的可能性。

　　該項(xiàng)目研究的經(jīng)費(fèi)由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)羅格斯大學(xué)提供。Hu目前也受到了美國(guó)國(guó)家能源部重要材料研究所的資助。