Новые керамические преобразователи цвета повысят эффективность светодиодов

Светодиодные устройства должны сочетать в себе несколько важных характеристик: сверхъяркое свечение, возможность регулировки цветовой температуры, высокую цветопередачу и контрастность, а также хорошие тепловые свойства. Ключевую роль в оптимальном соотнесении всех этих характеристик играют преобразователи цвета — так называемые люминофоры.

В качестве люминофоров учёные предложили применять новый керамический материал на основе оксида алюминия и иттрий-алюминиевого граната, содержащего определённое количество ионов церия. Ранее оставалось неясным, какое именно количество ионов церия необходимо добавлять при производстве люминофоров для обеспечения главных качеств светодиодов — светопередачи и цветовой температуры, поэтому исследователи изготовили серию керамических люминофоров с разным количеством этих ионов.

Все полученные учёными люминофоры превзошли коммерческие аналоги по эффективности тепловых характеристик: если в распространённых материалах при нагревании до 150°C интенсивность свечения падает на 20%, то в случае с разработкой учёных этот показатель снижается всего на 5%. Также было установлено, что чем больше в керамике ионов церия, тем с меньшей эффективностью она обеспечивает цветопередачу. Это объясняется тем, что близкие друг другу ионы церия производят перенос энергии без излучения: они способствуют «затуханию» друг друга. При этом малое количество ионов церия — 0.05-0.1 атомных процента — обеспечивает баланс между поглощением и излучением энергии.

«Наша разработка позволяет исключить многие ограничения традиционных порошковых преобразователей цвета: это и высокие показатели термического тушения, и недостаточная яркость и контрастность света. Предложенные нами материалы необходимы для создания более совершенных портативных проекторов, эндоскопов и дисплеев, кинопроекторов и лазерных телевизоров с диагональю более 100 дюймов, а также осветительных приборов для авто- и авиастроения», — отмечает руководитель проекта по гранту РНФ Денис Косьянов, кандидат технических наук, директор НОЦ «Передовые керамические материалы» Департамента промышленной безопасности Политехнического института ДВФУ.