Красный люминофор на основе оксида кремния для белых светодиодов

См. также:                                                                                       
Температурный режим белых светодиодов
Использование силикона в конструкции светодиодного корпуса
Светодиодная лампа с изолированным люминофором

Специалисты японской горнодобывающей компании Sumitomo Metal Mining, которая специализируется на цветных металлах, в сотрудничестве с исследовательской группой из института Междисциплинарных исследований перспективных материалов (IMRAM) при Университете Тохоку, Япония, объявили о разработке нового кремнийсодержащего красного оксидного люминофора, пригодного для использования в белых светодиодах. Новый люминофор может быть изготовлен с меньшими затратами, чем современные аналоги. Как ожидается, его применение способствуют повышению производительности белых светодиодов, применяемых в качестве источников освещения.

Возбуждение кремнийсодержащего красного люминофора на основе оксида с излучением света

Белые светодиоды широко используются в качестве источников подсветки в ЖК-дисплеях благодаря низкому энергопотреблению и продолжительному сроку службы. Однако в последнее время они находят все более широкое применение в качестве источников освещения для бытовых целей, и этот рынок развивается быстрыми темпами. Конструкция большинства ныне используемых белых светодиодных ламп предполагает сочетание синего светодиода и желтого люминофора (YAG:Ce). Но получаемый в итоге белый свет обладает недостаточным уровнем цветопередачи, что мешает популяризации подобных ламп в качестве источников освещения. Достижение нужных натуральных оттенков цвета является непростой задачей. Ученые вели поиск решения, совершенствуя механизм одновременного использования желтого и красного люминофоров. На сегодняшний день красные люминофоры могут быть созданы только на основе нитрида, что нецелесообразно с коммерческой точки зрения. Подобные люминофоры получаются слишком дорогостоящими из-за необходимости применения специального производственного процесса, предполагающего расплавление материала при высокой температуре и значительном уровне давления. Специалисты вели постоянный поиск менее дорогостоящего техпроцесса создания красного люминофора с тем, чтобы ускорить замену люминесцентных ламп осветительными приборами на основе белых светодиодов.

Участникам совместной исследовательской программы удалось разработать первый оксидный люминофор, содержащих кремний (Si) и способный излучать свет в оранжево-красной области спектра (600-625 нм). В качестве кристалла-матрицы люминофора выступает композитный оксид щелочноземельных элементов и кремния. Ученые добавили в его состав европий в качестве светоизлучающего элемента. Он излучает красный свет при облучении синим светодиодом. Новый люминофор может быть изготовлен по более низкой цене, так как производство может осуществляться при более низких температурах, чем в случае аналога на основе нитрида. Техпроцесс предполагает обработку сырья при нормальном уровне давления, что исключает необходимость использования дорогостоящего оборудования. В будущем ожидается, что подобные люминофоры будут использоваться в белых светодиодах, которые будут обладать более высоким уровнем цветопередачи.

Еще одним судьбоносным аспектом этого проекта является использование водного раствора для создания люминофора. Метод предполагает  использование водорастворимого соединения кремния – силана, модифицированного пропиленгликолем (PGMS) - для синтеза кремнийсодержащего оксидного соединения. Забегая вперед, отметим, что дальнейшее применение PGMS может помочь ускорению разработки новых люминофоров и повышению яркости светодиодных ламп.

На сегодняшний день SMM взяла на себя обязательства по разработке технологии производства кремнийсодержащих люминофоров высокой яркости на основе оксида, а также технологии для покрытия поверхности люминофора тонкой пленкой с целью дальнейшего повышения его влагостойкости и оптических свойств. Эти технологии были применены в недавней разработке компании (красный оксидный люминофор). Теперь инженеры направили свои усилия на коммерциализацию данного продукта.

Описанные в статье достижения являются прямым следствием совместных усилий в области исследований и разработок, которые проводятся в соответствии с соглашением о сотрудничестве, заключенным между SMM и Университетом Тохоку в октябре 2010 года. В рамках этой инициативы планируются дальнейшие совместные исследования.

Источник: журнал LED Professional.