Для светодиодов разработали керамические люминофоры

28 января 2021
50

Международная команда исследователей, в которую вошли ученые Дальневосточного федерального университета, оптимизировала состав и параметры композитных керамических люминофоров. Новые твердотельные преобразователи света можно будет применять в наземных и авиакосмических технологиях. Статья опубликована в журнале Materials Characterization.

На основе созданных учеными керамических светопреобразователей можно производить как компактные энергоэффективные светодиоды белого свечения, так и высокомощные (сверхъяркие) системы. Новый материал востребован во многих приложениях фотоники — от портативных проекторов и эндоскопов до лазерных телевизоров с диагональю более 100 дюймов, осветительных приборов для авто- и авиастроения.

«Потребление белых светодиодов составляет больше половины от общего потребления светодиодов высокой яркости. Особенности технологии производства органических люминофоров для современных коммерческих белых светодиодов приводят к тому, что светоизлучающий диод быстро “стареет”, теряет яркость и качество цветопередачи в процессе эксплуатации. Мы решили эту проблему, создав полностью неорганические преобразователи света в форме композитных керамик на основе алюмоиттриевого граната, активированного церием Ce:YAG, и термически-стабильной фазы оксида алюминия Al2O3», — рассказывает соавтор исследования, младший научный сотрудник НОЦ «Передовые керамические материалы» департамента промышленной безопасности Политехнического института ДВФУ Анастасия Ворновских. 

Поддержанные Российским научным фондом ученые из ДВФУ, Шанхайского института керамики и Шанхайского технологического института, Университета Китайской академии наук, Института химии ДВО РАН и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН синтезировали композиты методом реакционного спекания в вакууме порошков исходных оксидов алюминия, иттрия, церия и гадолиния. Для новых люминофоров характерна высокая температурная прочность и теплопроводность, они выдерживают высокую мощность накачки и генерируют яркий белый свет без явного теплового тушения интенсивности фотолюминесценции. Это позволяет снизить рабочую температуру светодиодного устройства более чем в два раза в сравнении с коммерческими образцами.

Преобразователи соответствуют всем требованиям для белых светодиодов нового поколения — имеют длительный срок службы, высокую эффективность светоотдачи и индекс цветопередачи при сохранении требований к экологичности материала и его размерам. Согласно дорожной карте по развитию фотоники в России, освоение светодиодной техники с эффективностью более 150 лм/Вт позволит высвободить до 30% электроэнергии уже к 2025 году.