새로운 광소 가 높은 열 안정성 으로 LED 효율성 을 높인다

광소 변환 LED (pcLED) 는 가시광선을 가시광선으로 변환하는 광소와 GaN 기반의 파란색 또는 근 자외선 (nUV) 칩을 결합하여 합성합니다.이 광소들은 칩의 흥분 빛의 일부를 흡수하고 더 긴 파장으로 변환합니다1990 년대 고 밝기의 GaN LED의 출현 이후, pcLED는 액체 결정 디스플레이 백라운드 조명 (BLU) 에 보편화되었습니다.,일반 조명 및 특수 조명 응용 프로그램. 광소 성능이 색상 품질과 에너지 효율을 직접 결정하기 때문에,물질 개발은 LED 시장 진입의 중요한 동력으로 나타났습니다..

초기 pcLED 개발은 원래 CRT 디스플레이와 형광등에 설계된 광소에 의존했다. 세리움 도핑 유트륨 알루미늄 그라넷 (YAG:CE) 는 높은 변환 효율과 뛰어난 백광 합성으로 인해 산업의 초석이되었습니다.이후, 유로피엄을 첨가한 알칼리 지구 오르토실리케이트 (BOSE) 가 저전력 응용 용도로 추가 노란 광소로 도입되었습니다.

그러나 pcLED는 근본적인 한계에 직면합니다. 광자는 LED 칩과 직접적인 물리적 접촉을 유지하며 100 °C에서 150 °C 사이의 운영 온도를 유지합니다.전통적인 광자는 이러한 조건에서 현저한 광효율 저하 (열 소화) 를 나타냅니다.따라서 150°C에서 > 90% 뤼멘 유지를 유지할 수 있는 광소를 개발하는 것이 업계의 최우선 연구 우선 순위가 되었습니다.

2000 년대 초에는 연구자들이 높은 녹는 지점을 가진 불소연 물질, 특히 나이트라이드 및 옥시나이트라이드 쪽으로 회전했다. 나이트라이드 인화물 (예를 들어, CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, β-sialon:Ce) [SiN4] 또는 [AlN4] 테트라에드럴 네트워크에 기반한 결정 구조를 특징으로일반적인 산화물이나 하로이드와 달리, 이 물질들은 Eu2+ 또는 Ce3+ 활성제를 질소 원자와 직접 협조하여 배치합니다.더 강한 공동 결합과 질소 원자의 더 높은 양극성은 두드러진 "전광 적색편향 효과" (Nephelauxetic 효과) 를 유발합니다., 효율적인 블루 라이트 흡수와 녹색에서 빨간색으로 방출되는 동시에 예외적인 열 안정성을 가능하게합니다.

열 소멸은 주로 흥분 상태와 토대 상태 사이의 비 방사성 전환에서 비롯됩니다.결정학적 분석 은 재료 가혹성 과 열 안정성 사이 에 긍정적 인 상관관계를 나타낸다실리케이트는 가벼운 강도를 나타냅니다 (913 GPa), Si3N4 (1620 GPa) 와 SiC (24.5 28,2 GPa) 와 같은 물질은 예외적인 강도를 나타냅니다.이 이해는 첨단 광소 클래스의 개발으로 이어졌습니다.:

• 카비도니트라이드 시리즈: Sr2Si5N8 매트릭스에 탄소 원자를 통합하면 격자 경직성을 향상시키고 고온에서 루멘 유지를 극적으로 향상시킵니다.
• 옥시카비도니트라이드 시리즈: Si-N/Al-O 교차 대입을 통해 Sr7Al12O25의 화학적 변형은 고성능 녹색 광소를 생성합니다.실험 자료 는 통제 된 탄소 포함 이 격자 의 딱딱 함 을 증가 시킨다는 것 을 확인 합니다, 이를 통해 열 안정성을 높입니다.

현재 광소로는 pcLED 성능을 형광등 표준으로 끌어올렸지만 산업은 200 lm/W의 효율 기준을 계속 추구합니다. 주요 연구 경계는 다음을 포함합니다.

• 좁은 대역 배출량: 에너지 손실을 최소화하고 인간의 광학 민감도 곡선과 스펙트럼을 더 잘 조화시키기 위해 적색 방출 대역폭을 최적화합니다.
• 재료 공학: 자물쇠 딱딱성 조절을 통해 열 완화를 더 억제하기 위해 Si3N4 및 SiC 구조 단위 기반의 새로운 호스트 크리스탈 개발.
• 애플리케이션별 맞춤화: 특수 조명 요구 사항 (예를 들어, 높은 CRI, 특정 CCT 값) 에 맞춘 광소를 만들기 위해 금속 이온 비율의 정확한 조정.