現(xiàn)在，佐治亞大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)制造出了被認(rèn)為是世界上首例能用僅僅一種發(fā)光材料（或磷光體）、一個(gè)光照發(fā)射中心就發(fā)出暖白光的LED。自然出版集團(tuán)的雜志《光：科學(xué)與應(yīng)用》的現(xiàn)行版對(duì)這種材料進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
“目前，白光LED主要用于閃光燈和車燈，但它們發(fā)出的藍(lán)冷光很不招人喜歡，尤其是在室內(nèi)，”佐治亞大學(xué)富蘭克林藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院及佐治亞大學(xué)工程學(xué)院物理系副教授也就是本論文的**作者潘正偉說。“我們發(fā)明的材料可達(dá)到暖色溫，與此同時(shí)還能提供高度**的彩色再現(xiàn)功能，這是以前的單一磷光體轉(zhuǎn)化型LED所從未展示過的。”
潘正偉解釋說有兩個(gè)主要變量可用于評(píng)估人造光的質(zhì)量。相關(guān)色溫是其中一個(gè)變量，可用于測定光的冷度或暖度，低于4000開爾文的色溫非常適合室內(nèi)照明。（相反，高于5000開爾文的相關(guān)色溫發(fā)出的是藍(lán)色光，也就是讓白光LED家喻戶曉的那種光。）另外一個(gè)重要的測度是顏色復(fù)原度，即光源復(fù)制自然光的能力。高于80的顯色指數(shù)對(duì)室內(nèi)照明而言是非常理想的，而低于80的顯色指數(shù)會(huì)讓人覺得光的顏色不真實(shí)。潘正偉和他的同事們制造出的材料能滿足以上兩個(gè)“門檻”標(biāo)準(zhǔn)：相關(guān)色溫低于4000開爾文，同時(shí)顯色指數(shù)為85。
潘正偉說通?？衫靡粔K涂有發(fā)光材料（或磷光體）的藍(lán)色LED芯片獲得暖白光——這里的發(fā)光材料可發(fā)出不同的光色，于是便制成了所謂的“磷基白光LED”。但是，將光源材料以**的比例組合起來是一件既困難又費(fèi)錢的事。同時(shí)，由于每種光源材料對(duì)溫度變化的響應(yīng)程度不同，因而所得到的顏色也常常千差萬別。“單一磷光體的使用恰巧解決了顏色穩(wěn)定性問題，因?yàn)檫@種材料的顏色質(zhì)量不會(huì)隨著溫度的升高而發(fā)生改變，”佐治亞大學(xué)工程學(xué)院的博士生也就是本論文的**作者Xufan Li說。
為制造出新型磷光體，潘和他的團(tuán)隊(duì)將微量的氧化銪與氧化鋁、氧化鋇和石墨粉混合在一起。然后他們將這些粉狀材料放在管式爐中，在1450℃（2642℉）的溫度下加熱。在管式爐的真空作用下，汽態(tài)材料被吸到一塊基片上，并在那里以黃色發(fā)光化合物的形式沉積下來。當(dāng)黃色發(fā)光化合物被封裝入燈泡中并被一塊藍(lán)色LED芯片照亮后，便形成了暖白光。
雖然這個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究成果很有發(fā)展前景，但潘正偉強(qiáng)調(diào)在將這種材料用于家庭、商店和學(xué)校的照明前，他們?nèi)孕杩朔讉€(gè)障礙。首先，這種新材料的效率比目前的藍(lán)白光LED要低得多。其次，要使這種材料的生產(chǎn)擴(kuò)大到工業(yè)規(guī)模也是有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)樵诹坠怏w合成過程中即使是很小的溫度和壓力變化也會(huì)使材料發(fā)出完全不同的光色。
這種新型黃色磷光體具有以前從未報(bào)道過的新晶格結(jié)構(gòu)。研究人員們目前正在研究該化合物里的離子是如何排列的，希望通過更深入地了解該化合物的原子級(jí)結(jié)構(gòu)以提高其效率。“我們還有更多的工作要做，”潘正偉說，“但我們已經(jīng)達(dá)到的良好色溫和顯色指數(shù)給我們開了個(gè)很好的頭。”
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