高發(fā)光效率的量子點白色發(fā)光二極管
研究人員們已經展示了基于納米材料的白色發(fā)光二極管(LED),其發(fā)光效率達到每瓦105流明。發(fā)光效率是衡量光源使用功率產生光的程度。隨著進一步發(fā)展,新型LED可以達到每瓦200流明以上的效率,使其成為家庭、辦公室和電視的有前景的節(jié)能照明光源。 “高效LED具有節(jié)約能源和保護環(huán)境的巨大潛力,”土耳其科克大學的研究負責人Sedat Nizamoglu說!坝眯蕿槊客200流明的LED取代傳統(tǒng)照明光源將使全球照明用電量減少一半以上。這一減少量相當于230個典型的500兆瓦燃煤電廠所產生的電力,并將減少溫室氣體排放2億噸。” 研究人員們在Optica(一個光學學會的高影響研究期刊)上發(fā)表的論文(“Quantum dot white LEDs with high luminous efficiency”)中描述了他們如何創(chuàng)建高效白色LED。新型LED使用市售的藍色LED與柔性透鏡相結合,柔性透鏡填充有稱為量子點的納米級半導體顆粒的溶液。來自藍色LED的光使得量子點發(fā)射綠色和紅色,其與藍色發(fā)射結合以產生白光。 研究人員們制作了基于納米材料的白色LED,由于量子點懸浮在溶液中而不是嵌入固體中,因此具有創(chuàng)紀錄的高效率。新型LED可為家庭、辦公室和電視提供節(jié)能照明光源。(圖片來源:Sedat Nizamoglu,科克大學) “我們的新LED達到了比其他基于量子點的白色LED更高的效率水平,”Nizamoglu說!爸圃炝孔狱c和新型LED的合成和制造方法簡單、,便宜、且適用于大規(guī)模生產! 量子點的優(yōu)勢 現有技術中為了產生白色LED,通過在藍色LED中涂覆黃色熒光粉來實現藍光和黃光的結合。因為熒光粉具有較寬的發(fā)射范圍,從藍色到紅色,很難精確調節(jié)所產生的白光的性能。 與熒光粉不同,量子點發(fā)出純色的光,因為它們僅在窄的光譜部分發(fā)光。這種窄的發(fā)射使得通過將產生不同顏色的量子點與藍色LED組合,可以產生具有精確色溫和光學性質的高質量白光。量子點還具有易于制造的優(yōu)點,并且通過增加半導體顆粒的尺寸可以很容易地改變其發(fā)射的顏色。此外,可以通過改變合并量子點的濃度以有助于產生暖白光光源(如白熾燈泡)或冷白光光源(如傳統(tǒng)熒光燈)。 雖然目前嵌入在薄膜中的量子點已經被用在LED電視上,但是這種照明方法不適合在普通照明應用中廣泛使用。將量子點轉移到液體中,使研究人員能夠克服納米材料嵌入固體聚合物時出現的效率下降問題。 制造高效的白光LED需要量子點,有效地將藍光轉換為紅光或綠光。研究人員進行了300多次合成反應,來確定最佳條件,如溫度和反應時間,以制造出不同顏色的量子點,同時展現出最佳效率。 |