走近诺贝尔奖(三) LED点亮未来

<正>人工点火开始了人类照明领域的第一次革命,而爱迪生发明电灯被公认为是照明领域的第二次革命。现在,环保、节能的LED则标志着第三次照明革命的到来。由于在LED照明上的贡献,三名科学家获得了2014年诺贝尔物理学奖。     

深海LED照明灯技术综述

以国内外深海发光二极管(LED)照明灯的研究为主要对象,试图理清现有的国内外深海LED照明灯研究的发展过程和成果.整理出现有深海LED照明的关键技术,总结深海LED照明技术研究的热点和难点,以及该技术将来的发展趋势,并对现有的国内外技术做出初步的定位和分析,为进一步研究提供参考依据.     

化学所成功制备基于量子点的发光二极管

在科技部973项目和国家自然科学基金委创新群体和重点项目的支持下，中科院化学所有机固体院重点实验室的科研人员与美国OceanNanoTech公司以及美国宾州州立大学合作，在半导体量子点发光二极管（QD—LED）的研究方面取得重要进展，研究成果发表在最新一期Nature Photonics上（Nature PhotoniCS，2007，1：717-722）。     

弯曲LED矩形阵列的光斑特性

引入弯曲度的概念建立了弯曲LED矩形阵列的模型,利用非相干光的叠加原理推导出计算弯曲LED矩形阵列的光斑半径公式、发散角公式和照度公式。研究了弯曲度对照度峰值、光斑半径、发散角的影响;通过计算得出:当弯曲度为0时照度峰值为158.3 lx,随着弯曲度的增加照度峰值逐渐增大,当弯曲度增加到0.25时照度峰值增加为168.74 lx;当弯曲度为0时,光斑半径为1.847 m,随着弯曲度的增加光斑半径逐渐减小,当弯曲度增加到0.25时光斑半径减小为1.775 m;当弯曲度为0时发散角为19°,随着弯曲度的增加发散角逐渐减小,当弯曲度增加到0.25时发散角减小为18°;计算结果表明阵列面的弯曲对照度、光斑半径、发散角都有明显的汇聚作用;结果的获得在理论上和方法上为利用弯曲LED矩形阵列来实现照明设计提供依据,弥补了之前在研究LED阵列中阵列面仅限于平面的不足。     

大功率LED蓝光危害随点灯条件的变化

研究了大功率白色LED蓝光加权辐射亮度和单位光通量内蓝光加权辐射亮度随驱动电流、环境温度和点灯时间的变化规律。首先采用LED光色电综合分析仪测量同一批LED在不同驱动电流、不同环境温度和不同点灯时间时的光谱。然后计算相对蓝光加权辐射亮度Lb和单位光通量内的蓝光加权辐射亮度Lb/Ф,并得到Lb和Lb/Ф随点灯条件的变化关系,最后分析了他们变化的原因。研究表明:Lb随驱动电流的增加线性增大,随着温度的增加而线性减小,随着点灯时间增加呈指数形式减小。Lb变化主要原因是辐射功率变化,随着驱动电流的增加,LED光谱不断蓝移,导致Lb/Ф呈指数增加。随着环境温度的增加,虽然LED峰值波长红移,但是光谱逐渐加宽;因此,Lb/Ф变化较小;Lb/Ф还随着点灯时间的增加而不断增加,这主要是由于荧光粉性能不断退化,蓝光在光谱中的比例不断增加所致。该研究对LED健康照明和光生物安全标准的修订具有重要意义。     

燃烧法制备Na5Eu（MoO4）4红色荧光粉

采用燃烧法制备Na5Eu(MoO4)4红色荧光粉,并通过XRD,TEM研究了粉体的结构和形貌特征.与文献报道的高温固相法合成的粉体相比,在紫外激发波长395 nm下,发出极强的红光同时显示出合适的色度坐标为(x=0.673,y=0.327),因此它可被应用于近紫外InGaN基白光LED芯片.     

植物类胡萝卜素生物合成和积累的光调控

课题组以辣椒为材料,以各种光质的LED为光源,研究不同光质对采后辣椒果实中各种类胡萝卜素合成和积累的调控,发现不同光质对辣椒类胡萝卜素总量以及色角均有不同的影响,其成果将为揭示光调控辣椒类胡萝卜素合成的信号途径奠定基础,同时也为建立辣椒提前采收、LED光源人工增色的技术提供理论依据.     

金属-有机-金属电激发表面等离激元器件

在p型硅衬底上,制备了金属有机金属(metal-organic-metal,MOM)电激发表面等离激元器件。器件结构是p-Si/Au/V2O5/NPB/Alq3:DCM/Sm/Au,掺杂DCM的Alq3为发光层。高倍显微镜下,器件侧面发光图像显示,绝大部分光被限制在双金层结构波导中传播。采用微区共焦拉曼光谱仪,分别测量了侧面出射的非偏振模式、TM模式和TE模式电致发光谱。TM模式强度约为TE模式强度的2倍。分析认为,具有TM偏振特性的表面等离激元(surface plasmon polariton,SPP)在侧面电致发光中起重要作用。发光体的能量耗散谱表明SPP模式能量约占总能量65%。利用时域有限差分法(finite-different time-domain,FDTD)对简化结构进行模拟,得到了泄漏模和SPP模式的二维电场强度分布。     

芴与二噻基苯并噻二唑共聚物的电致发光和光致发光研究

使用自己实验室合成的9，9－二辛基芴与4，7－二噻基苯并噻二唑系列共聚物（1％ DBT，5％，DBT，10％，DBT，15％DBT，25％DBT），采用双层结构制备了高效率和红色聚合物发光二极管（PLEDs)，器件的外量子效率接近1．4％（15％DBT共聚物），流明效率超过1．0cd/A，最大发光亮度达到3700cd/m^2，电致发光发射光谱峰值位于675nm     

发光二极管辐射模型的快速建立与验证

基于Source Property Generator软件,根据配光曲线图快速获得相应的光源数据,提出运用非线性回归分析阻尼最小二乘(L-M)法,由模拟公式得到的光源数据与由配光曲线(或测量)获得的光源数据之间的误差,以寻求模拟公式参数的变化步长;然后,由误差均方根与归一化互相关两个判断标准来重建辐射模型的精确性.结果显示:误差均方根低于1%,归一化互相关接近100%.该方法只需提供光源的配光曲线图即可以获得相应的光强分布函数和辐射模型,如果前面的函数设置没有出现错误,一般只要一次就能通过验证;而且只要改变某些要求参数,即可便捷地设计出一系列同类型透镜的辐射模型函数.