话说LED圈内那些“重口味”的新照明技术

人类进行技术发明与创新的步伐就从未止息。那么在我们照明领域,近段时间全球包括英、美、日、韩等国,又传出了哪些的研究成果?下面我们一探究竟,注意“后方高能”,如有不适者请回避。

  新闻来源:新兴产业战略智库

  人类进行技术发明与创新的步伐就从未止息。那么在我们照明领域,近段时间全球包括英、美、日、韩等国,又传出了哪些的研究成果?下面我们一探究竟,注意“后方高能”,如有不适者请回避。

  日本:穿透火灾烟雾的照明器

  日前,日本东京理科大学和NTT共同宣布,联手开发出了可在烟雾环境中确保视认性的太赫兹波照明器的基本构成技术。

  话说得这么累赘,意思其实就是,当我们使用这款试制的矩阵型照明器,就能在肉眼能见度接近零的模拟火灾环境中,也能获得1.4m远的物体的太赫兹图像。

  从原理上解释,这是由于太赫兹波是频率位于电波与光之间的电磁波,波长大于红外线和可见光,即使在灰尘、烟雾及火焰中传播,也基本上不会发生散射和衰减。此外,与电波相比,太赫兹波不容易向四周扩散,可用于查看物体形状。

  据了解,在使用太赫兹波成像方面,业界早就在研究通过测量被拍物发出的辐射热来成像的被动成像技术,但是因为在火灾现场,周围的高温物质和高温烟雾也成为热辐射源,因此无法获得清晰的图像。

  但是,使用此次开发的太赫兹波照明器便可实现主动成像,即由观测者发出太赫兹波,然后根据物体反射回的波来“看清”烟雾中或对面的情况。这款为验证原理而试制的矩阵型照明器由9个元件构成,预期该研究成果日后得以普及应用,对于建筑火灾现场的勘察工作,将会发挥一定的作用。

  韩国:无荧光粉白色LED技术

  众所周知,目前大部分的白色LED都是在蓝色LED结合黄色荧光粉,或并列多种颜色的LED制造出来。鉴于黄色荧光粉属稀土类物质,演色性较低,更有变色的可能性,而组合多种颜色的LED成本又相对较高。

  事实上,只要人类还拥有一份进取的恒心,所有的难题和困惑都必将会成为推进技术刷新的原动力,于是,韩国科学技术院(KAIST)物理学教授研究团队通过了自身的不懈努力,终于成功研发出了制造无荧光粉白色LED技术。这项技术并将有望运用在次世代照明及显示器上。

  该研究团队以半导体芯片取代荧光粉,又把顶部为同心圆模样的金字塔结构,设计成复合结构体,制造出的3D结构体各个面以不同条件形成量子井,各发出不同的颜色。

  通过调整制造3D结构体的时间和条件,以改变各结晶面面积的方法,制造出多元混色的LED。同时他们也找到了可使用高倍数显微镜测量3D结构体内部电流注入程度的方法。

  只要研发出可有效注入电流的方法,就可调整LED元件效率和色彩重现度。据透露,未来还可透过3D半导体制程研发改善效率,催生不使用荧光粉的低价、色彩重现度高的单一芯片白色光源。

  英国:半极性GaN生长高效益LED

  较早前,英国雪菲尔大学发布了一项在半极性氮化镓(GaN)或蓝宝石基材上生长LED的研究成果。据指,研究人员利用在M-Plane蓝宝石基板上生长的GaN制造的微柱阵列模板,能在其上过度生长的半极性GaN(11-22)上生长出具有更高量子效益的LED。

  相较于在C-Plane蓝宝石基板上生长的商用LED,在半极性材料上所生长的绿光LED显示发光波长的蓝位移随着驱动电流增加而减少。而在蓝位移所观察到的情况也适用在黄绿与黄光LED上,因此,研究人员发现所生长的LED存在一种有效抑制量子而限制星炫的效应。

  如上图中所示,分别展示在5mA、20mA与100mA时拍摄的(a)绿(b)黄绿(C)黄(d)琥珀色LED电致发光。

  据悉,研究人员在晶圆上测得光源输出随电流提升而呈线性增加,而其外部量子效率显示较商用C-Plane LED的效率衰减(efficiency-droop)情况已明显改善。电致发光偏振测量显示半极性LED的偏振比约为25%。

  研究人员声称,初步结果显示过度生长技术是一种更具有潜在成本效益的方法,可以在较长波长区域中实现高效能的半极性GaN发射器。

  日本:覆晶(Flip-Chip)LED新技术DMC

  市场需求往往会“鞭策”技术的创新,早前,日亚化就是凭此研发出了覆晶(Flip-Chip)LED新技术——“直接安装芯片”(Direct Mountable Chip)简称(“DMC”)。

  据称,日亚化通过直接安装芯片,在工业生产中就可以实现LED最高的磁通量密度水平。由于其设计范围可以从单一到集群,相信也会非常适合于SSL照明市场。

  继去年10月推出采用“DMC”技术量产尺寸1010规格的产品后,日亚化近来运用DMC技术再添E17A/E21A系列新品。

  其中E17A系列新品包括NCSWE17A和NCSLE17A,统一采用1.7*1.7*0.28(mm)封装尺寸;E21A系列新品包括NVSWE21A和NVSLE21A,封装尺寸采用2.1*2.1*0.28(mm)。该系列产品显指(Ra)有70、80两种,光效可以达到144lm/W。

  美国:把“残羹剩饭”变成LED灯泡

  把吃剩的三明治和苏打水做成LED灯泡?这些本来八竿子打不到一块的东西,绝非天方夜谭,也并不是将到的愚人节应节玩笑。

  LED照明虽然以效率和寿命的优势备受看好,但售价较高和往往使用有害物质制成等缺陷,还是令人不无遗憾。

  如今,美国犹他大学的科研人员就发现了一种利用食物残渣生产发光材料的方法,或能从根本上解决这两个问题,不但可使未来的LED光源价格大幅降低,毒性也将远低于目前的产品。

  但是,真的有这么“重口味”的LED灯泡吗?科研人员对此的信念是相当坚定的,他们指出,当下的LED包含量子点,这是一种微型发光晶体,通常由硒化镉制成,而这种化合物包含两种有毒物质,此外,硒化镉还价格昂贵。几经周折,他们后来终于想到了一种替代物质材料:碳。

  为了开发“碳量子点”而不是“量子点”,该团队使用了溶剂热合成法,将食物残渣倒入溶剂中,在高温高压环境中持续90分钟,直到生成碳量子点。

  结果显示,在生成碳量子点的过程中,溶解在软饮料中的蔗糖和果糖都是效果很好的来源。

  从食物残渣中合成并塑造碳量子点,需要决定碳量子点的尺寸,它的直径小于20纳米,因此必须通过多次测试来确保碳量子点能够呈现出来,并决定它所具备的光学特性。一旦生成了碳量子点,便可将其放入清澈的树脂中,制成拥有多项不同光学特性的发光物体。

  他们宣称,最终的目标就是要“变废为宝”,实现大规模生产,并在日常设备中使用这些“新口味”LED。

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