發(fā)光二極管更普遍地被稱為“LED”，因其能源效率和耐久性而眾所周知。但當(dāng)前的白光LED所發(fā)出的藍冷光卻擋住了LED的室內(nèi)照明之路。現(xiàn)在，佐治亞大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)制造出了被認為是世界上首例能用僅僅一種發(fā)光材料（或磷光體）、一個光照發(fā)射中心就發(fā)出暖白光的LED。自然出版集團的雜志《光：科學(xué)與應(yīng)用》的現(xiàn)行版對這種材料進行了詳細的描述。
“目前，白光LED主要用于閃光燈和車燈，但它們發(fā)出的藍冷光很不招人喜歡，尤其是在室內(nèi)，”佐治亞大學(xué)富蘭克林藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院及佐治亞大學(xué)工程學(xué)院物理系副教授也就是本論文的**作者潘正偉說。“我們發(fā)明的材料可達到暖色溫，與此同時還能提供高度**的彩色再現(xiàn)功能，這是以前的單一磷光體轉(zhuǎn)化型LED所從未展示過的。”
潘正偉解釋說有兩個主要變量可用于評估人造光的質(zhì)量。相關(guān)色溫是其中一個變量，可用于測定光的冷度或暖度，低于4000開爾文的色溫非常適合室內(nèi)照明。（相反，高于5000開爾文的相關(guān)色溫發(fā)出的是藍色光，也就是讓白光LED家喻戶曉的那種光。）另外一個重要的測度是顏色復(fù)原度，即光源復(fù)制自然光的能力。高于80的顯色指數(shù)對室內(nèi)照明而言是非常理想的，而低于80的顯色指數(shù)會讓人覺得光的顏色不真實。潘正偉和他的同事們制造出的材料能滿足以上兩個“門檻”標準：相關(guān)色溫低于4000開爾文，同時顯色指數(shù)為85。
潘正偉說通常可利用一塊涂有發(fā)光材料（或磷光體）的藍色LED芯片獲得暖白光——這里的發(fā)光材料可發(fā)出不同的光色，于是便制成了所謂的“磷基白光LED”。但是，將光源材料以**的比例組合起來是一件既困難又費錢的事。同時，由于每種光源材料對溫度變化的響應(yīng)程度不同，因而所得到的顏色也常常千差萬別。“單一磷光體的使用恰巧解決了顏色穩(wěn)定性問題，因為這種材料的顏色質(zhì)量不會隨著溫度的升高而發(fā)生改變，”佐治亞大學(xué)工程學(xué)院的博士生也就是本論文的**作者Xufan Li說。
為制造出新型磷光體，潘和他的團隊將微量的氧化銪與氧化鋁、氧化鋇和石墨粉混合在一起。然后他們將這些粉狀材料放在管式爐中，在1450℃（2642℉）的溫度下加熱。在管式爐的真空作用下，汽態(tài)材料被吸到一塊基片上，并在那里以黃色發(fā)光化合物的形式沉積下來。當(dāng)黃色發(fā)光化合物被封裝入燈泡中并被一塊藍色LED芯片照亮后，便形成了暖白光。
雖然這個團隊的研究成果很有發(fā)展前景，但潘正偉強調(diào)在將這種材料用于家庭、商店和學(xué)校的照明前，他們?nèi)孕杩朔讉€障礙。首先，這種新材料的效率比目前的藍白光LED要低得多。其次，要使這種材料的生產(chǎn)擴大到工業(yè)規(guī)模也是有挑戰(zhàn)性的，因為在磷光體合成過程中即使是很小的溫度和壓力變化也會使材料發(fā)出完全不同的光色。
這種新型黃色磷光體具有以前從未報道過的新晶格結(jié)構(gòu)。研究人員們目前正在研究該化合物里的離子是如何排列的，希望通過更深入地了解該化合物的原子級結(jié)構(gòu)以提高其效率。“我們還有更多的工作要做，”潘正偉說，“但我們已經(jīng)達到的良好色溫和顯色指數(shù)給我們開了個很好的頭。”
