纪录创造者：量子点白光LED

来源：Sedat Nizamoglu, Koç University

研究人员发明了一种基于纳米技术的白色LED灯 ，由于量子点悬浮在溶液中而不是嵌入固体中，这种发光二极管的效率达到了很高的水平。新的LED灯可以为家庭、办公室和电视提供一个节能的照明光源。

研究人员开发出了一种基于纳米材料的白色发光二极管（LED），其发光效率达到了每瓦105流明，创造了记录。发光效率是衡量光源利用能量产生光的能力。随着进一步的发展，新的LED灯可以达到每瓦200流明的效率，这将使它们成为家庭、办公室和电视的节能照明光源。

“高效的LED灯在节约能源和保护环境方面具有强大的潜力”，来自土耳其科克大学的研究负责人Sedat Nizamoglu说。“用200流明每瓦的LED代替传统的照明光源，将会使全球照明消耗的电力减少一半以上。这一削减相当于230个标准的500万千瓦燃煤发电厂的发电量，并将减少2亿吨的温室气体排放。”

研究人员在一个很有影响力的杂志——光学学会上发文，描述了他们是如何创造出高效的白色发光二极管的。新的发光二极管将商用的蓝色LED与柔性透镜相结合，中间填充纳米级半导体粒子量子点。由LED发出的蓝光激发量子点发出绿光和红光，这与蓝光相结合产生了白光。

“同样是基于量子点，新的LED比其他白色LED灯的效率更高”，Nizamoglu说。“量子点和新LED的合成和制造方法简单、便宜，适用于大规模生产。”

量子点的优势

现在的LED灯制造白光是通过在蓝色发光二极管上添加一种黄色的磷光涂层将蓝色和黄色的光结合在一起。由于荧光粉具有较广的发射波长，从蓝色到红色，所以很难协调所生成的白光的属性。

与荧光粉不同的是，量子点产生纯色光，这种光只占光谱中很窄的一部分。这种窄带发射光使我们有可能将不同颜色的量子点组合起来，创造出具有精确的色温和光学特性的高质量白光。量子点有着容易制造的优势，而且通过增加半导体粒子的大小可以很容易地改变它们的发射颜色。此外，通过改变量子点的浓度可以获得像白炽灯泡这样的温暖的白色光源，或者像典型的荧光灯那样的冷白色光源。

图示为商用蓝色LED和柔性透镜之间填充量子点，制造出的新LED。来源：Sedat Nizamoglu, Koç University

尽管量子点嵌入式薄膜目前已应用在LED电视中，但这种照明方式不适合在普通照明中广泛使用。纳米材料被嵌入固体聚合物时的效率下降问题能通过液体中传输量子点得到解决。

制造高效的白色LED，需要量子点高效地将蓝光转化为红光或绿光。为了制造出不同颜色的量子点以达到最佳效率，研究人员进行了300多个合成反应以确定反应的温度和时间等最佳条件。

“只有整合适当数量的量子点才能制造出白光。即使如此，蓝光、绿光、红光的组合也有无数种。”Nizamoglu说。“我们提供了一种基于我们最近研究报告的解决方案，并利用它来确定量子点颜色的适当数量和最佳比例，从而实现高效的白光生成。”

为了制造这种新的LED，研究人员将聚合物透镜和LED芯片之间的空间填满了量子点溶液，这些量子点是由镉、硒、锌和硫在高温下合成的。研究人员使用一种硅树脂来制造透镜，由于它的弹性使溶液能够在没有任何泄露的情况下注入到镜头中，而它的透光性使得必要的光传输得以实现。

研究人员发现，他们的液基量子点LED效率可以达到固态薄膜的两倍。他们还演示了用这些白色LED灯来照亮7英寸的显示屏。“量子点对高效的照明应用有着巨大的前景”，Nizamoglu说。“技术仍有很大的开发空间，将来可以产生更有效的照明方式。”

下一步，研究人员将会努力改善LED灯，并希望通过使用不含镉和无铅的环保材料达到高效率的水平。他们还将继续研究不同的条件下液态LED，以确保它们在长期应用中的稳定性。

文章来自phys网站，原文题目为Quantum dot white LED achieve record efficiency，由材料科技在线汇总整理。