Новый люминофор позволит создавать эффективные светодиоды для освещения

Shinya Saeki, Nikkei ElectronicsГруппа японских исследователей разработала новый высокоэффективный желтый люминофор (CL_MS phosphor) для белых светодиодов, используемых в осветительных приборах. Этот светоизлучающий состав был создан компанией Koito Manufacturing совместно с исследователями под руководством профессора Токийского технологического института Хидео Хосоно (Hideo Hosono) и группой, возглавляемой профессором университета Нагои Хироси Сава (Hiroshi Sawa).

Хидео Хосоно

Белые светодиоды на основе нового люминофора излучают мягкий свет, удобный для освещения помещений и имеют низкую стоимость, по сравнению с существующими белыми светодиодами. Пока неизвестно, когда начнется производство нового люминофора, но Koito Manufacturing заявляет, что технология для массового производства уже готова и планируется проведение переговоров с производителями светодиодов и осветительных приборов.

Белый светодиод на основе нового материала (слева) и традиционный белый светодиод (справа).

Квантовая эффективность составляет 94%Люминофор CL_MS производится путем добавления Eu (европий)2+ в качестве активатора излучения света в основной кристалл, химическая формула которого (Ca1-х, Srх)7 (SiO3)6,Cl2.«Материал имеет совершенно новую слоистую кристаллическую структуру», – заявляет Koito Manufacturing.Люминофор CL_MS может конвертировать фиолетовый свет в желтый с квантовой эффективностью 94%, при возбуждении поглощает относительно небольшое количество синего света и отличается высокой воспроизводимость цвета, поскольку обладает широким спектром излучения.В изготовленном Koito Manufacturing полусферическом белом светодиоде диаметром 10 мм используется люминофор CL_MS, синий люминофор и кристалл фиолетового светодиода. В сравнении с существующими конструкциями белых светодиодов, размеры которых составляют от 2 × 2 мм до 3 × 3 мм при толщине около 0.5 мм, плотность частиц люминофора была снижена на 90-95%.

Новый люминофор CL_MS.

Пять преимуществ новых белых светодиодовУ новых белых светодиодов есть пять основных преимуществ. Во-первых, они отличаются повышенными яркостью и световым потоком. Световой поток на 25% выше, в сравнении с существующими светодиодами на основе такого же фиолетового кристалла и люминофора. Низкая плотность частиц используемого люминофора снижает эффекты затемнения и рассеяния света.Во-вторых, яркость новых светодиодов в прямом направлении меньше, что ослабляет их блеск. По сравнению с существующими белыми светодиодами на основе комбинации синих кристаллов и желтого люминофора (YAG), светоизлучающая зона новых светодиодов увеличилась в 10 раз, а яркость в 10 раз снизилась.В-третьих, новый светодиод отличается отсутствием направленности из-за того, что белый свет формируется комбинацией двух типов люминофора. Поэтому, несмотря на сферическую конструкцию диаметром 10 мм, яркость свечения одинакова во всех направлениях.В-четвертых, сферическая структура диаметром 10 мм обеспечивает широкий диапазон освещения. «Этот белый светодиод при использовании в светильниках может ярко осветить всю комнату», – заявляет Koito Manufacturing.В-пятых, из-за того что белый светодиод на основе люминофора CL_MS не обладает выраженной направленностью потока, он может иметь не только полусферическую форму, но и множество других, включая коническую.

Экспериментальные образцы новых светодиодов.

Низкая себестоимостьKoito Manufacturing производит CL_MS люминофор методом самофлюсования, в котором часть сырья кристалла используется в качестве флюса. Температура технологического процесса составляет около 800 °C. Благодаря использованию люминофора на основе оксида, технология не требует высокой температуры (2,000 °C), высокого давления (10 атм) или определенного состава атмосферы (без кислорода). Все эти особенности позволяют сократить производственные расходы, говорится в сообщении компании.