Группа учёных, в состав которой вошли специалисты из Китая, России, США и Тайваня, создала люминофор на основе оксида европия, возбуждаемый синим светом и излучающий красный свет. Предполагается, что эти люминофоры помогут усовершенствовать и удешевить технологию производства белых светодиодов, излучающих оптимальный для человеческого глаза «дневной» свет (WLED).

Как правило, белые светодиоды содержат диод, излучающий синий свет при пропускании через него электричества. На этот диод наносят пастообразный жёлтый люминофор, который поглощает синий свет и излучает жёлтое свечение. Некоторая часть синего света поглощается порошком-люминофором и преобразуется в жёлтый, тогда как оставшаяся часть синего света проходит свободно. В сумме жёлтый и синий потоки дают белый свет. Это так называемая YB-стратегия (от англ. Yellow + Blue — жёлтый + синий). Однако индекс цветопередачи (CRI, Color Rendering Index) такого соединения очень низкий (CRI<75), в то время как для идеального белого цвета он равен 100.

«Повысить цветопередачу можно смешивая зелёный, красный и синий (RGB-стратегия), ну или просто к YB-светодиодам добавить красный цвет, поскольку его не хватает для повышения индекса цветопередачи. Вещества, излучающие красный цвет, хорошо известны, однако они сложны в производстве и дороги, поскольку являются в основном нитридами, а не оксидами. Оксиды, в свою очередь, широко распространены и дешевы в производстве, но сложно найти оксид, который мог бы излучать красный свет при допировании его оксидом европия (Eu2+) и особенно при подсвечивании синим светом. Мы ведь помним, что диод производит синий свет, и нам нужно использовать именно его для преобразования в красный свет. Наша группа как раз нашла такой материал, который принципиально важен для производства белых светодиодов», — рассказал пресс-службе СФУ доцент кафедры физики твёрдого тела и нанотехнологий СФУ, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН Максим Молокеев.

Исследователь уточнил, что обнаруженное соединение обладает высокой термической стабильностью — даже сильнейший нагрев (при работе лампы он доходит порой до 150°С) не приводит к значимому снижению интенсивности излучаемого красного света. Поскольку белый цвет получается путём смешивания двух или трёх цветов, «ослабление» одного из них из-за «перегрева» превратит привычное белое свечение в розовое или жёлтое. А теперь представьте, как будет выглядеть, например, чтение при лампе, которая демонстрирует такие странные метаморфозы.

«Индекс цветопередачи (CRI или Ra) у исследованного нами соединения равен 93 — это близко к 100, то есть, свет почти белый. Что касается коррелированной цветовой температуры, то если абсолютно чёрное тело нагреть до 4013 K, то оно будет излучать белый свет примерно такой же, как и лампа, что мы произвели. Солнце (тоже абсолютно чёрное тело) имеет температуру поверхности ~5700 К, и наш глаз считает именно такое излучение наиболее комфортным. Максимум чувствительности глаза, кстати, почти совпадает с максимумом спектра Солнца. Эта подстройка произошла эволюционно. У ночных животных или насекомых совершенно другое спектральное распределение. Но лампы мы производим для людей, а не для животных или насекомых, поэтому нам важно обеспечить комфорт именно для человеческих глаз, а это излучение Солнца. Вот поэтому, смешивая спектры разных веществ, учёные и пытаются воспроизвести спектр, подобный солнечному. Ну и конечно, важно, чтобы вещества были стабильные, термически устойчивые и недорогие. И чтобы „накачка" люминофоров происходила при помощи дешёвых синих светодиодов», — подчеркнул Максим Молокеев.

В настоящее время исследования, направленные на поиск люминофоров, которые позволят усовершенствовать светодиоды для «идеального» белого света, продолжаются. Информацию об этом можно найти здесь и здесь.

Пресс-служба СФУ, 12 декабря 2019 г.

Похожие новости

  • 13/08/2019

    Сибирские ученые научились находить и устранять деформации в промышленной керамике

    ​Коллектив ученых из Красноярска и Новосибирска разработал метод для определения остаточных деформаций в керамике из титаната бария. Это позволит сохранить её свойства и контролировать качество изделий, производимых из этого материала.
    429
  • 01/11/2017

    Сибирские ученые изучили новый тип нанопластин для применения в медицине

    ​Ученые из Института физики имени Л. В. Киренского Красноярского федерального исследовательского центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета впервые изучили магнитные свойства, структуру и состав новых наночастиц семейства халькогенидов (элементов 16-й группы периодической системы, к которым относятся кислород, сера, селен, теллур, полоний и ливерморий).
    1549
  • 29/04/2019

    Сибирские учёные участвуют в российских космических проектах

    Научные институты со ран работают в проектах «миллиметрон» и «федерация», наращивают группировку глонасс и не возражают против сотрудничества с частными космическими корпорациями. Первая в России негосударственная космическая компания появилась в Красноярске.
    444
  • 06/12/2019

    Физики рассказали, как наночастицы повысят эффективность лазеров будущего

    ​Группа российских, шведских и американских ученых доказала необходимость оперировать точными количественными данными при изучении коллективных эффектов в массивах диэлектрических наночастиц. Выяснилось, что качество резонанса, возникающего в массивах с известным количеством частиц (даже в крупных массивах порядка 100×100 единиц), может быть существенно ниже, чем предсказывали расчеты на основе модели бесконечной нанорешетки.
    295
  • 16/01/2018

    Российские физики обнаружили у жидких кристаллов эффект памяти

    ​Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова совместно с российскими и зарубежными коллегами обнаружили эффект памяти в жидких кристаллах под действием сильных электрических полей. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports.
    1641
  • 14/06/2018

    Наночастицы нитрида титана повысят производительность оптоволоконных линий связи

    Ученые Федерального исследовательского центра Красноярский научный центр СО РАН (ФИЦ КНЦ СО РАН) совместно с коллегами из Сибирского федерального университета, Сибирского государственного университета науки и технологий им.
    1290
  • 07/08/2019

    Сибирские ученые: свойства наножидкостей зависят от концентрации и состава наночастиц

    ​Группа исследователей из Сибирского федерального университета, Института теплофизики им С. С. Кутателадзе СО РАН и Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета проанализировала характеристики 60 наножидкостей и установила, что с уменьшением размера наночастиц увеличивается вероятность того, что жидкость станет неньютоновской.
    528
  • 23/01/2019

    Новосибирские физики смоделировали атмосферу экзопланет

    ​Сотрудники Института лазерной физики СО РАН в лабораторных условиях моделируют плазменный ветер, аналогичный тому, что испускают объекты в сотнях световых лет от Земли. Эти исследования имеют большое значение для изучения состава и динамики верхней атмосферы разных классов экзопланет, в том числе потенциально пригодных для жизни.
    885
  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    564
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    1301