量子点白光LEDs及其在智慧照明中的应用
2021-03-11高旭鹏张铁强
赵 越,高旭鹏,路 坡,白 雪,张铁强,张 宇
(吉林大学 电子科学与工程学院,吉林 长春130012)
1 引 言
随着现代照明产业的蓬勃发展,人工照明灯的总数量增长了6%,而且每年照明用电占总用电量的比例仍然很高。据统计,2017年,英国、美国和中国的照明用电分别占据其国内能源消耗量的13%、20%、12~13%等,所以节约照明用电,制备节能、高效的照明光源至关重要[1]。此外,随着人们对生活品质的要求不断提高,对照明领域也提出了新的需求。将现今的智能技术与照明结合,实现按需调整满足特定环境下的照明质量需求,使得LED不仅仅限于提供日常照明,还能应用于通信、医疗、植物工厂[2]和太空站[3]等多个领域。此外,利用全光谱可调谐的WLED,也是未来健康照明的主要研究方向。
而现今普及的照明设备一般指的是广谱灯(荧光灯,白炽灯、卤素灯、高压钠灯等),而相对于传统的照明灯来说,LED具有显色指数(CRI)高、效率高、荧光寿命长、节能等优势[4-5]。第一个商业化的荧光粉转换型LED(phosphor converted LED,pc-LED)是由蓝光InGaN LED芯片激发黄色荧光粉材料Y3Al5O12∶Ce+3(YAG) 复合而成[6]。这种WLED制造工艺简单,成本低,但缺少红色光谱成分,光谱调节能力差,CRI通常在75~80之间,产生的白光质量并不高,且蓝光占比过大,过强的蓝光辐射对人眼视网膜伤害大,容易导致视力下降,长时间的夜间照射甚至会影响人体内激素的产生,使人体的昼夜节律紊乱[7-9]。而由于量子点的量子限域效应,使其具有高的量子效率、宽吸收带宽、窄发射带宽和较强尺寸/组分依赖的光谱调节能力等优良的光电性能,这些性质使量子点在WLED智慧照明应用中有很广阔的应用前景。……
