中國粉體網訊 二十一世紀以來,能源危機不斷滲透到社會的各行各業,節能的主題也在不斷被強化。照明行業的一重要節能成就即是緊湊型熒光燈(CFL)和發光二極管(LED)的誕生。CFL和LED相比于傳統白熾燈照明具有明顯的節能優勢(可分別節能76% 和84%)。
近年來,LED照明行業得益于各國政府對白熾燈的禁售或者禁用以及LED照明產品價格的不斷下降因而發展快速,僅在2015年全球LED照明市場規模就達到570億美元,同比增長28.5%。中國作為全球第二大LED照明市場,2015年銷售規模達到54億美元,同比增長40%,是全球增速最快的市場之一,預計未來幾年LED照明行業規模將持續加速增長。
熒光粉是CFL和LED照明應用中重要組成部件,可將CFL燈管和LED芯片產生的紫外光或藍光轉換成可見光或白光。目前廣泛應用的黃光熒光粉(YAG:Ce3+)就是在LED封裝過程中用以涂覆在藍光LED芯片上產生白光。然而,在YAG熒光粉的照明應用中有一些顯著問題需要解決。
首先,通過該方法獲得的白光通常具有較低的顯色指數(CRI)和較高的色溫(CCT),因此由于太“冷”而不適合室內照明。研究表明,通過使用基于單組分或多組分的白光熒光粉可以實現高質量的白光。單組分系統是具有發射平衡覆蓋整個可見光區域的單相白光熒光粉,而多組分系統是包含兩種或更多種單色熒光粉的混合物,后者可實現高發光效率和可調諧光質量,故而多組分系統更有吸引力。
其次,目前市售CFL和LED的熒光粉材料中普遍含有稀土金屬元素,不僅導致產品成本較高和存在潛在資源供應問題,而且大量使用稀土金屬對環境具有長遠的不利影響。因此,開發高性能,低成本以及非稀土金屬節能環保型熒光粉越來越重要。
來自美國羅格斯大學(Rutgers University)的李靜教授研究團隊設計和合成了一系列高性能無機-有機雜化熒光粉,該類材料由便宜易得、無毒環保的碘化亞銅 (CuI) 與有機小分子 (例如吡啶) 通過Cu-N鍵連接形成一維鏈狀、二維網狀或三維框架結構。
該研究團隊采用自下而上(bottom-up)的溶液合成法,通過仔細篩選,設計和合成有機配體,連接組裝具有高量子產率的Cu4I4立方簇或Cu2I2二聚體,形成穩定的雜化結構。這些熒光材料經紫外光或藍光激發可發射出多頻率顏色的光覆蓋整個可見光區,并具有極高的發光內部量子效率 (IQY) 和微調性能。通過混合藍色(IQY>90%)和黃色(IQY>90%)熒光粉獲得的雙組分白色熒光粉系統實現了高達82%的內部量子產率和低至2534K的色溫(CCT)的“暖”色白光。這一熒光粉系統的優點使得它們成為可被應用于節能照明器件中替代稀土金屬熒光粉的出色候選者,具有廣闊市場應用前景。