「加三嘻行動哇 Yipee! 成為好友」
【Facebook、Youtube、Twitter、Instagram、Telegram、Line】
白光發光二極體（LED）由於其節能、環保以及壽命長等特點已成為下一代照明，市面上的 LED 主要採用藍光晶片激發 YAG:Ce3+ 黃光螢光粉，晶片發出之藍光與螢光粉發射的黃光混合形成白光。但 YAG:Ce3+ 螢光粉之發射光譜中紅光成分不足，此導致採用單一 YAG:Ce3+ 螢光粉無法獲得低相關色溫（correlated color temperature，CCT < 4500 K）、高演色指數（color rendering index，CRI > 80）之暖白光，故限制其於室內通用照明中之應用。
為解決這個問題，須於元件中添加適當之紅光螢光粉，以補充紅光成分，從而製備出低色溫與高演色指數之暖白光 LED。目前性能較好的商品化紅光螢光粉主要為稀土摻雜之氮（氧）化物材料，但該類螢光粉存在發射頻寬過寬、製備須於高壓等局限，導致其流明效率偏低且價格昂貴。因此開發能被藍光晶片有效激發之低成本、窄帶發射紅光螢光粉尤其是替代稀土發光材料就成為關注焦點，也為提高暖白光 LED 流明效率之關鍵。
臺灣大學化學系劉如熹教授及博士後林群哲與大陸中科院福建物構所陳學元教授領導之研究小組，首次利用高效離子交換方法，成功製備出 Mn4+ 摻雜之 K2TiF6，K2SiF6，NaYF4 與 NaGdF4 紅光螢光粉，該類螢光粉於~460 nm 具有強吸收帶（頻寬~50 nm），適合藍光晶片之激發，同時其發射為~630 nm 之尖銳譜線紅光發射，相比氮（氧）化物紅光螢光粉具有更高之流明效率。
K2TiF6:Mn4+ 螢光粉室溫下之發光絕對量子效率達到 98%，優於大部分紅色螢光粉，同時該螢光粉具有很好之螢光熱穩定性，其在 150 °C 下的發光強度達到室溫下之 98%。利用該紅光螢光粉與 YAG:Ce3+ 黃色螢光粉組合封裝之暖白光 LED 於 60 mA 驅動電流、色溫 3556 K，演色指數（Ra）81 之條件下，流明效率高達 116 lm/W。研究團隊所開發之離子交換製備方法簡單，於室溫與常壓下即可製備，且原材料價格便宜，因此具有很好之市場應用前景。
此外，研究團隊還對Mn4+ 離子在氟化物基質中的光譜特性展開了深入之研究，藉由低溫高分辨鐳射光譜等方法，揭示了其電子能級結構，解釋了其反常之發光強度 – 溫度依賴關係，此些為進一步研究和開發此類非稀土紅光發光材料提供了可靠之理論依據。上述研究成果以全文形式 7 月 8 日線上發表於《自然 ¾ 通訊》（Nature. Commun. 2014，DOI: 10.1038/ncomms5312）。
消息及資料來源：台大化學系
|
