Получены новые люминофоры для светодиодных источников теплого белого света

Исследователи из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Физического института им. П.Н. Лебедева РАН получили новые керамические люминофоры, перспективные для практического применения в светодиодных источниках теплого белого света. Результаты работы опубликованы в Journal of Luminescence.

В настоящее время светодиодные источники белого света не имеют альтернатив для использования в бытовом освещении, поскольку превосходят по большинству характеристик другие типы источников - лампы накаливания и люминесцентные лампы. Современные источники белого света используют комбинацию синего светодиода и желтого люминофора – пигмента, поглощающего часть световой энергии светодиода и затем испускающего желтый свет. Однако такие источники обычно дают голубоватый, т.е. «холодный» белый свет. Для получения «теплого» белого света, комфортного для человеческого глаза, необходимо добавление красного люминофора, люминесцирующего в спектральной области 610–660 нм. Наиболее перспективными материалами для подобных люминофоров считаются соединения, содержащие ионы марганца. Коллектив авторов из ИОНХ РАН, ФИАН и ИОФ РАН впервые разработал новые красные люминофоры на основе многокомпонентных оксидных, оксифторидных и фторидных матриц, содержащих оптически активные ионы марганца, для использования в светодиодных лампах, излучающих теплый белый свет.

Исследование прокомментировала соавтор статьи, руководитель проекта РНФ, заведующая Лабораторией высокочистых веществ ИОНХ РАН, доктор химических наук М.Н. Бреховских: «Нами были исследованы люминесцентные свойства керамических люминофоров оксидных и оксифторидных матриц, активированных ионами марганца, в основном с кристаллической структурой шпинели. Все синтезированные люминофоры демонстрируют яркую красную люминесценцию, что подтверждает успешное введение ионов марганца во все синтезированные люминофоры. При этом люминесцентные свойства материалов можно дополнительно варьировать за счет изменения условий синтеза. На основе матрицы оксидов магния и алюминия были получены люминофоры, обладающие одновременно зеленой и красной полосами люминесценции. При этом соотношение их интенсивностей также можно регулировать. Такой люминофор в сочетании с синим светодиодом может использоваться для создания светодиодных источников белого света по канонической трехцветной (RGB) схеме.

При изучении стекол на основе фторидов тяжелых металлов получена достаточно яркая люминесценция ионов марганца в красной области спектра, близкой к оптимальной для красного люминофора, предназначенного для использования в светодиодных лампах теплого белого света. Кроме того, активированные ионами марганца стекла с люминесценцией в широкой спектральной области (от зеленой до красной) можно рассматривать как универсальные люминофоры, являющиеся альтернативой комбинации желтого и красного люминофоров в конструкции светодиодных ламп теплого белого света. Данные люминофоры демонстрируют также хорошую температурную стабильность люминесценции».

Работа поддержана грантом Российского научного фонда (грант 18-13-00407П).