科学家在不使用稀土的情况下生产出白光二极管

在最近发表在开放性期刊《材料》上的一篇文章中，研究人员报告了通过使用不含稀土的发光材料来开发白光二极管（WLEDs）。

以发光二极管为基础的固态照明（SSL）光源是新一代的节能照明解决方案。在固态照明领域，开发具有高显色指数（CRI）和良好的深红显色R9组合的WLEDs是一个主要困难。

另一方面，大多数的WLEDs都依赖于稀土无机发光材料。15年内，稀土金属的年需求量翻了一番，预计2030年将达到31.5万吨。这些材料需求的快速增长，加上供应来源的垄断，对未来几年WLEDs的发展构成了严重威胁。

由于潜在的品质，如溶液可加工性、成本效益和低毒性，有机发光材料引起了研究人员的兴趣，其可作为光子技术的光谱转换器，应用于各种行业，如光伏、农业、眼科等等。

在LED照明中使用发光的有机化合物是一个可行的和有前途的选择。为了实现覆盖整个可见光范围的更好的排放以及高质量的光，必须选择适当的紫外/蓝光LED和发光化学系统（荧光粉）。

在这些研究中，作者介绍了显色指数（CRI）为95.7和R9为78.7的WLED的开发情况，它是利用一个多层远程荧光粉设置，由一个蓝色LED芯片作为激发源，两个发光的有机染料（Lumogen Red和Coumarin 6）作为光谱转换器。

他们报告了一种新型的无稀土WLEDs的制造，具有合适的CRI和R9值。此外，还介绍了基于蓝色LED芯片和两个发光有机染料的WLED系统的开发。这个系统再现了太阳光谱，并提高了CRI和R9等色度特性的数值。

此外，这项研究还说明了39种不同的WLEDs的发展。这些WLEDs作为光谱转换器，使用一个蓝色LED和一系列发光有机材料的远距离荧光粉组合。

发光的有机染料被嵌入具有高度光学透明度的PMMA聚合物基体中。这些复合系统（聚合物基质和发光物种）的薄膜被沉积在玻璃上。为了提高光谱转换的适应性，作者开发了具有可变染料浓度的单层和多层WLEDs，从而产生了非常高质量的光。

研究人员观察到，发射的光的光谱被拓宽到包括整个可见光谱，这被认为是提高CRI分数的原因。

据观察，通过在白光二极管中使用有机材料，可以成功实现发光物体的显色性。研究还表明，所提出的有机染料作为远距离荧光粉运行，并由一个蓝色LED芯片泵送，由此产生的WLEDs产生的白光具有极高的CRI和R9值，分别为95.7和78.7。

该研究阐明了白光二极管是最有前途的下一代照明技术之一，具有较低的功耗和较高的发光效率，同时消耗较少的电力。文章作者认为稀土元素的有限可用性和高成本可能危及LED业务，在光学中，有机发光材料越来越受欢迎。

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