高发光效率的量子点白色发光二极管

研究人员们已经展示了基于纳米材料的白色发光二极管（LED），其发光效率达到每瓦105流明。发光效率是衡量光源使用功率产生光的程度。随着进一步发展，新型LED可以达到每瓦200流明以上的效率，使其成为家庭、办公室和电视的有前景的节能照明光源。 shdz
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“高效LED具有节约能源和保护环境的巨大潜力，”土耳其科克大学的研究负责人Sedat Nizamoglu说。“用效率为每瓦200流明的LED取代传统照明光源将使全球照明用电量减少一半以上。这一减少量相当于230个典型的500兆瓦燃煤电厂所产生的电力，并将减少温室气体排放2亿吨。” S=S/]]e  
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研究人员们在Optica（一个光学学会的高影响研究期刊）上发表的论文（“Quantum dot white LEDs with high luminous efficiency”）中描述了他们如何创建高效白色LED。新型LED使用市售的蓝色LED与柔性透镜相结合，柔性透镜填充有称为量子点的纳米级半导体颗粒的溶液。来自蓝色LED的光使得量子点发射绿色和红色，其与蓝色发射结合以产生白光。 0VQBm^$(  
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“我们的新LED达到了比其他基于量子点的白色LED更高的效率水平，”Nizamoglu说。“制造量子点和新型LED的合成和制造方法简单、，便宜、且适用于大规模生产。” wvisu\V  
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量子点的优势 WU=EJY}#n  
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现有技术中为了产生白色LED，通过在蓝色LED中涂覆黄色荧光粉来实现蓝光和黄光的结合。因为荧光粉具有较宽的发射范围，从蓝色到红色，很难精确调节所产生的白光的性能。 X!6dg.n5  
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与荧光粉不同，量子点发出纯色的光，因为它们仅在窄的光谱部分发光。这种窄的发射使得通过将产生不同颜色的量子点与蓝色LED组合，可以产生具有精确色温和光学性质的高质量白光。量子点还具有易于制造的优点，并且通过增加半导体颗粒的尺寸可以很容易地改变其发射的颜色。此外，可以通过改变合并量子点的浓度以有助于产生暖白光光源（如白炽灯泡）或冷白光光源（如传统荧光灯）。 qYVeFSS  
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虽然目前嵌入在薄膜中的量子点已经被用在LED电视上，但是这种照明方法不适合在普通照明应用中广泛使用。将量子点转移到液体中，使研究人员能够克服纳米材料嵌入固体聚合物时出现的效率下降问题。 z@ZI$.w  
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制造高效的白光LED需要量子点，有效地将蓝光转换为红光或绿光。研究人员进行了300多次合成反应，来确定最佳条件，如温度和反应时间，以制造出不同颜色的量子点，同时展现出最佳效率。 s^6,"C  
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Nizamoglu说：“制造白光需要集成适量的量子点，即使这一点实现了，也会有无数的蓝色，绿色和红色组合，这种组合可以导致白色。” “基于最近我们报道过的理论方法，我们开发了一种模拟，并用这种模拟来确定量子点颜色的适当数量和最佳组合，以实现高效的白光生成。” 8cvSA&l(D  
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为了制造新的LED，研究人员在聚合物透镜和LED芯片之间填充了量子点溶液，这种溶液能在高温下被混合镉，硒，锌和硫合成。研究人员使用一种硅树脂来制造镜片，因为这种树脂的弹性使它们能够将溶液注入镜片而不会有任何溶液泄漏，并且这种材料的透明度使得必要的光透射得以实现。 0FL'8!e<  
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研究人员表明，他们的液基白光LED的效率可以达到在固体薄膜中加入量子点的LED的效率的两倍。他们还展示了用他们的白光LED灯来照亮7英寸显示屏。 (gE<`b  
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“量子点对于高效照明应用具有很大希望，”Nizamoglu说。“技术开发仍有很大空间，可以产生更有效的照明方式。” pUmT?N!  
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作为下一步，研究人员正努力提高LED的效率，并希望使用无镉和无铅的环保材料达到高效率水平。他们还计划在不同条件下研究液态LED，以确保长期稳定应用。 NMg(tmh  
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原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=50661.php（实验帮译）