Διευθυντής της Διεύθυνσης Luminescence της Rare Earth New Materials Co., Ltd.
Βασικά υλικά για τη Λευκή Βίβλο για τη Βιομηχανία Φωτισμού Aladdin του 2018
Τα υλικά φωταύγειας σπάνιας γης είναι ένα από τα βασικά υλικά για τους τρέχοντες ανιχνευτές φωτισμού, απεικόνισης και πληροφοριών και είναι απαραίτητοι για την ανάπτυξη τεχνολογιών φωτισμού και οθόνης νέας γενιάς. Επί του παρόντος, η Ε & Α και η παραγωγή υλικών φωταύγειας σπάνιων γαιών συγκεντρώνονται κυρίως στην Κίνα, την Ιαπωνία, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γερμανία και τη Νότια Κορέα. Η Κίνα έχει γίνει ο μεγαλύτερος παραγωγός και καταναλωτής λαμπτήρων σπάνιων γαιών παγκοσμίως. Στο πεδίο προβολής, η ευρεία γκάμα χρωμάτων, το μεγάλο μέγεθος, η οθόνη υψηλής ευκρίνειας αποτελεί μια σημαντική τάση ανάπτυξης στο μέλλον. Προς το παρόν, υπάρχουν πολλοί τρόποι για να επιτευχθεί ευρεία γκάμα χρωμάτων, όπως οθόνη υγρών κρυστάλλων, QLED, OLED και τεχνολογία προβολής λέιζερ, μεταξύ των οποίων είναι τώρα διαθέσιμη η τεχνολογία απεικόνισης υγρών κρυστάλλων. Δημιουργήθηκε μια πολύ πλήρης τεχνολογία υγρών κρυστάλλων και η βιομηχανική αλυσίδα, με το μεγαλύτερο πλεονέκτημα κόστους, είναι επίσης το επίκεντρο της εγχώριας και ξένης ανάπτυξης επιχειρήσεων εμφάνισης. Στον τομέα του φωτισμού, ο φωτισμός πλήρους φάσματος όπως το ηλιακό φως έχει γίνει το επίκεντρο της βιομηχανίας ως μια υγιέστερη μέθοδος φωτισμού. Ως σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης του μελλοντικού φωτισμού, ο φωτισμός λέιζερ έχει προσελκύσει όλο και περισσότερη προσοχή τα τελευταία χρόνια και είναι ο πρώτος που θα εφαρμοστεί στα συστήματα φωτισμού προβολέων αυτοκινήτων, τα οποία μπορούν να αποκτήσουν πολύ μεγαλύτερη φωτεινότητα από τους προβολείς xenon ή τα φώτα των οδηγήσεων. Χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας. Ως απαραίτητος φυσικός παράγοντας για την ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών, το ελαφρύ περιβάλλον μπορεί να βελτιώσει την ανάπτυξη των φυτών, να μειώσει τα αποτελέσματα των ανθοφόρων φυτών, να βελτιώσει την απόδοση των φυτών και την παραγωγική ικανότητα μέσω της ρύθμισης της ποιότητας του φωτός, της μορφολογίας των φυτών ελέγχου και να γίνει παγκόσμια εστίαση. Υψηλής απόδοσης φωτιστικό υλικό κατάλληλο για φωτισμό ανάπτυξης φυτών. Στον τομέα της ανίχνευσης πληροφοριών, το Διαδίκτυο των πραγμάτων και οι βιομετρικές (βιομετρικές) τεχνολογίες έχουν προοπτική αγοράς τρισεκατομμυρίων δολαρίων και τα βασικά συστατικά και των δύο απαιτούν αισθητήρες NIR χρησιμοποιώντας υλικά φωταύγειας σπάνιων γαιών. Με την αντικατάσταση των συσκευών φωτισμού και οθόνης, τα υλικά φωταύγειας σπανίων γαιών, τα οποία είναι υλικά πυρήνα, υφίστανται ταχείες αλλαγές. Η τρέχουσα κατάσταση και οι τάσεις ανάπτυξης των υλικών φωταύγειας αναλύονται παρακάτω.
1 υψηλής ποιότητας τεχνολογία οθόνης με υλικά φωταύγειας
1.1 Ευρεία γκάμα υγρών κρυστάλλων οθόνη LED οπίσθιο φωτισμό
Τα τελευταία χρόνια, η οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD) ήταν η ισχυρότερη στην οθόνη επίπεδης οθόνης, καθιστώντας την κορυφαία τεχνολογία στον τομέα της οθόνης επίπεδης οθόνης [1]. Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων που βασίζονται σε οπίσθιους φωτισμούς λευκού φωτός (LED) έχουν εξαιρετικά πλεονεκτήματα όπως καλή αναπαραγωγή χρώματος, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μεγάλη διάρκεια ζωής. Επί του παρόντος, ο ρυθμός διείσδυσης στον τομέα της οθόνης υγρών κρυστάλλων έχει υπερβεί το 95%. Για τη μέθοδο παραγωγής λευκών λυχνιών LED για οθόνη υγρών κρυστάλλων, η μέθοδος "μπλε LED chip + φωσφόρος" εξακολουθεί να είναι η σημερινή παραγωγή λευκών LED λόγω της υψηλής τεχνικής ωριμότητας και του σχετικά χαμηλού κόστους λόγω της συνολικής εξέτασης της τεχνολογίας, της απόδοσης και του κόστους. Ο βασικός τρόπος [2]. Για τον οπίσθιο φωτισμό LED υγρών κρυστάλλων, το λευκό φως που παράγεται από το "μπλε LED chip + φωσφόρο", μετά το φιλτράρισμα και τη διάσπαση, χρειάζεται να παράγει καθαρό κόκκινο, μπλε και πράσινο φως, οπότε ο φωσφόρος καθορίζει το χρώμα του LCD οπίσθιου φωτισμού LED. Ο βασικός παράγοντας του τομέα [3].
Προς το παρόν, οι φωσφορίζοντες που χρησιμοποιούνται συνήθως στην οθόνη υγρών κρυστάλλων με οπίσθιο φωτισμό LED είναι το σύστημα φωσφόρου Y3Al5O12: CE (YAG: CE) και το SIAlON: πράσινο φώσφορο της ΕΕ (εν μέρει με πυριτική πούδρα) και το σύστημα συνδυασμού κόκκινου φωσφόρου νιτριδίου [4, 5]. Επειδή οι φασματικές κορυφές του πρώτου είναι σχετικά μεγάλες και η καθαρότητα του χρώματος δεν είναι καλή, η κλίμακα εμφάνισης της κλίμακας εμφάνισης της πρώτης είναι περίπου 70% NTSC, ενώ το τελευταίο τεχνικό σχήμα δείχνει ότι η κλίμακα χρωματικού εύρους μπορεί να αυξηθεί μόνο στα 80 % NTSC, αλλά οι συντεταγμένες χρώματος της πράσινης σκόνης. Η χρωματική συντεταγμένη τιμή x της τιμής y και της κόκκινης κόνεως είναι χαμηλές και η περιοχή εμφάνισης της χρωματικής γκάμας της οθόνης είναι δύσκολο να φτάσει το 85% NTSC ή περισσότερο και το φως είναι 40% χαμηλότερο από την προηγούμενη τεχνική λύση. Η ευρεία τεχνολογία οθόνης LCD με υγρό κρυστάλλινο χρώμα αναφέρεται σε γκάμα χρωμάτων οθόνης με ανάλυση 90% NTSC ή περισσότερο, που μπορεί να απεικονίσει με ακρίβεια εικόνες και πλούσια χρώματα και να συνειδητοποιήσει το εκπληκτικό οπτικό αποτέλεσμα της αποκατάστασης του πραγματικού κόσμου. Επί του παρόντος, η βασική υλοποίηση της ευρείας οθόνης οπίσθιου φωτισμού LED χρωμάτων είναι το σύστημα "blue chip + SIAlON: EU green powder + φθοριούχο κόκκινο σκόνη" [6]. Ωστόσο, η απόδοση των νέων φωσφορικών φθορίου υψηλής απόδοσης για οπίσθιους φωτισμούς υγρών κρυστάλλων ευρείας περιοχής που αναπτύσσονται από κρατικές ερευνητικές σπάνιες γαίες βρίσκεται σε επίπεδο συγκρίσιμο με το διεθνές επίπεδο και ιδιαίτερα η ανάπτυξη της μόνιας εμπορικά διαθέσιμης λανθανίδης φθοριούχο φωσφόρο. ΟΙΚΟΓΕΝΕΙΑΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ: Η απόδοση της πράσινης κόνεως στην ΕΕ απέχει ακόμη πολύ από τις ξένες χώρες. Αν και οι εγχώριες σπάνιες γαίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίτευξη μεγάλης ποσότητας πράσινης σκόνης SIAlON: ΕΕ σε μικρές παρτίδες, οι κύριες αγορές της μονοπωλούνται από ξένες εταιρείες.
Προς το παρόν, το επίπεδο εκβιομηχάνισης της οθόνης χρωμάτων υγρών κρυστάλλων που βασίζεται σε νέους οπίσθιους φακούς LED έχει ξεπεράσει το 90% NTSC. Είναι επείγον να αναπτυχθούν νέοι φώσφοροι και οπίσθιοι φωτισμοί LED και να αυξηθεί περαιτέρω η γκάμα χρωμάτων οθόνης υγρών κρυστάλλων σε τεχνολογία NTSC και OLED / QLED 110%. Ευτυχώς, η ανάπτυξη της κόκκινης σκόνης εκπομπής στενής ζώνης με μεγαλύτερο μήκος κύματος από τα υπάρχοντα φθοριούχα φωσφόρα και πράσινη σκόνη με υψηλότερη καθαρότητα από το SIAlON: το πράσινο ροζ της ΕΕ έχει ήδη αρχίσει να αναδύεται και αναμένεται να φτάσει στο επίπεδο εφαρμογής κατά τα επόμενα 2 -3 χρόνια. Θα κατασκευάσει σίγουρα μια πολύ ολοκληρωμένη τεχνολογία οθόνης υγρών κρυστάλλων και βιομηχανική αλυσίδα στην Κίνα και θα αδράξει τα κορυφαία ύψη της μελλοντικής ευρείας τεχνολογίας τεχνολογίας οθόνης υγρών κρυστάλλων και θα συνειδητοποιήσει μια πολύ καλή βάση για την ανακάλυψη και την κάλυψη των υγρών κρυστάλλων στην Κίνα.
1.2 Άλλες αναδυόμενες τεχνολογίες φωτεινής απεικόνισης
Το OLED έχει πολλά πλεονεκτήματα όπως ο ενεργός φωτισμός, η υψηλή φωτεινή απόδοση, η καλή φωτεινότητα του φωτός, το φωτεινό χρώμα, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η εξαιρετικά λεπτή και ευέλικτη συσκευή κλπ. Είναι ωφέλιμη για την πλήρη έγχρωμη οθόνη και έχει καλές προοπτικές ανάπτυξης στην οθόνη πεδίο. [7]. Το δυναμικό εφαρμογής τεχνολογίας OLED σε φορητές συσκευές όπως τηλεοράσεις, κινητά τερματικά, VRs, ρολόγια κλπ., Καθώς και τα οικιακά πάνελ OLED αναγνωρίζονται σταδιακά από την αγορά και θα παράσχουν επίσης εκρηκτική ισχύ για τη βιομηχανία οθονών οθόνης [ 9]. Σύμφωνα με έρευνα της αγοράς, οι τηλεοράσεις OLED στην αγορά των ΗΠΑ ύψους 3.000 δολαρίων ΗΠΑ, το μερίδιο αγοράς το πρώτο τρίμηνο του 2017 έφτασε στο 65%, 55 ίντσες μπορεί να φτάσει το 100%, την ίδια κατάσταση στην Ευρώπη12. Επομένως, η τεχνολογία απεικόνισης OLED εξακολουθεί να έχει καλή προοπτική εφαρμογής. Τα φωτιστικά υλικά (κόκκινο, μπλε, πράσινο) αποτελούν σημαντικά στοιχεία των συσκευών προβολής OLED, οι οποίες καθορίζουν άμεσα την απόδοση και τη χρήση της συσκευής [8]. Τα φωτιστικά υλικά που πληρούν τις απαιτήσεις εφαρμογής πρέπει να έχουν καλές συνολικές ιδιότητες, όπως υψηλή φωτεινότητα και κβαντική. Απόδοση παραγωγής; μεγάλη διατομή απορρόφησης και ευρεία περιοχή διέγερσης υπό διέγερση σχεδόν υπεριώδους ή κυανού φωτός. φιλικό προς το περιβάλλον; καλή ανοχή υπεριώδους φωτός. καλή απόδοση των μεταφορέων · καλή θερμική σταθερότητα, σχηματισμός φιλμ [10-11], η συνολική απόδοση των υλικών φωτισμού για οθόνη OLED πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω.
Το υλικό κβαντικών σημείων έχει εξαιρετικές ιδιότητες φωταύγειας, υψηλή κβαντική απόδοση, συνεχώς ρυθμιζόμενο φωτιστικό μήκος κύματος και στενό πλάτος μισής κορυφής. Η κβαντική κουκίδα χρησιμοποιείται για την αντικατάσταση του παραδοσιακού φωσφόρου για την αύξηση της χρωματικής γκάμας της οθόνης σε 110% NTSC [13]. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν αρκετά σημεία συμφόρησης στην εφαρμογή των υλικών φθορισμού με κβαντικά σημεία τα οποία πρέπει να ξεπεραστούν.
Πρώτον, λόγω του μικρού μεγέθους και της μεγάλης ειδικής επιφάνειας των νανοκρυσταλλικών σωματιδίων, υπό τη δράση του φωτός, της θερμότητας και της χημείας, τα νανοκρυσταλλικά σωματίδια είναι επιρρεπή σε οξείδωση και αποσύνθεση, με αποτέλεσμα την απότομη πτώση της οπτικής απόδοσης. Το πρόβλημα της αποσύνθεσης του φωτός σε θερμοκρασία λειτουργίας έχει γίνει ένας περιορισμός. Τα βασικά εμπόδια στην απόδοση φωτισμού και τη διάρκεια ζωής των λευκών LED κβαντικών σημείων.
Δεύτερον, παρόλο που οι κβαντικές κουκίδες είναι πιο εύκολα αναμεμιγμένες με υλικά όπως οι καψυλιώσεις από τους συμβατικούς φωσφόρους σπανίων γαιών, λόγω προβλημάτων συμβατότητας μεταξύ των επιφανειών, η συσσώρευση και ο διαχωρισμός φάσεων εξακολουθούν να υπάρχουν όταν οι νανοκρύσταλλοι αναμιγνύονται με συσκευασμένα μέσα, με αποτέλεσμα το φως των προϊόντων LED. Είναι δύσκολο να βελτιωθεί περαιτέρω η αποτελεσματικότητα. Η χρήση λαμπτήρων με κβαντικά σημεία είναι επίσης μια εναλλακτική τεχνική προσέγγιση για την προετοιμασία συσκευών ευρείας προβολής χρωμάτων, αλλά λόγω του υψηλού κόστους και της πολυπλοκότητας των συστατικών, και το κβαντικό υλικό περιέχει Cd, έχει αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον, και λόγω του κόστους της, δεν ήταν στην πραγματικότητα εφαρμογή κλίμακας [13].
Η σταθερότητα των υλικών φθορισμού με κβαντικά σημεία είναι ο κύριος παράγοντας που περιορίζει την εμπορία του. Σχετικοί ερευνητές διεξάγουν σειρά σχετικών ερευνών σχετικά με αυτό το ζήτημα. Με τη βελτίωση της σταθερότητας του υλικού, ο χρόνος ημιζωής των λευκών LED κβαντικών σημείων μπορεί να προβλεφθεί εντός τριών ετών. Θα φτάσει πάνω από 10.000 ώρες και η αγορά θα δημιουργηθεί ταυτόχρονα [14].
Το πεδίο της απεικόνισης των κβαντικών σημείων βρίσκεται στην ύφεση της Κίνας, των Ηνωμένων Πολιτειών και της Νότιας Κορέας και ο ανταγωνισμός είναι έντονος. Ευτυχώς, η Κίνα έχει ορισμένα πλεονεκτήματα πρώτης μετακίνησης σε βασικά υλικά, πρωτότυπα και διαδικασίες. Αναμένεται να προσφέρει μια καλή ευκαιρία για τη βιομηχανία εκθέσεως της Κίνας να σπάσει τον αποκλεισμό πατεντών από τις ξένες τεχνολογικές διαδρομές και να συνειδητοποιήσει "την αλλαγή προσπέρασης".
2 υψηλής ποιότητας τεχνολογία φωτισμού με φωτιστικά υλικά
2.1 Φωσφορίζοντα υλικά για φωτισμό πλήρους φάσματος
Με την επιταχυνόμενη διείσδυση λευκών LED στο πεδίο φωτισμού, η ζήτηση για ποιότητα λευκών πηγών φωτός LED αυξάνεται επίσης. Ειδικά στον εσωτερικό φωτισμό, η εστίαση σε λευκές πηγές φωτός LED έχει προωθηθεί από την αρχή. "Μετατρέποντας την υψηλή απόδοση των χρωμάτων, όπως ο δείκτης χρωματισμού, η θερμοκρασία χρώματος και ακόμη και η επιδίωξη πλήρους φάσματος φωτισμού παρόμοιου με το φως του ήλιου, οι εγχώριες και ξένες εταιρίες συσκευασίας έχουν επιταχύνει την ανάπτυξη προϊόντων πλήρους φάσματος LED [ 15-16] .Επί του παρόντος, οι υλοποιήσεις πλήρους φάσματος LED περιλαμβάνουν κυρίως τον τύπο πολλαπλών τσιπ και τον μονό τσιπ [17] .Μετά τους, ο τύπος ενός τσιπ έχει τα πλεονεκτήματα της απλής εφαρμογής, του χαμηλού κόστους και του συνεχούς φάσματος, τα οποία έχει γίνει η πρώτη επιλογή για τις επιχειρήσεις συσκευασίας.Η υλοποίηση ενός τσιπ χωρίζεται σε τεχνολογία μπλε τσιπ (blue chip + πολυχρωματικές φωσφορίζουσες εκπομπές) και υπεριώδη / σχεδόν υπεριώδη τσιπ (υπεριώδη υπεριώδη ακτινοβολία + πολύχρωμη εκπομπή φωσφόρου ) τεχνολογία [18-20] Στην τεχνολογία των μπλε τσιπ υπάρχει σοβαρή φασματική απώλεια στο μπλε-πράσινο τμήμα του φάσματος της συσκευής και είναι θεωρητικά δύσκολο να επιτευχθεί υγιής ακτινοβολία πλήρους φάσματος υψηλής ποιότητας σίας. Προς το παρόν, οι τεχνολογίες υπεριώδους και σχεδόν υπεριώδους τεχνολογίας των ημιαγωγών τρίτης γενιάς που αναπτύσσονται στη χώρα γίνονται ολοένα και πιο ώριμες και η τεχνολογία υπεριωδών ακτίνων UV / σχεδόν υπεριώδους έχει γίνει η τεχνολογία επιλογής για πλήρες φάσμα φωτισμός.
Η τεχνολογία φωσφορώσεως με κυανή διέγερση έχει γίνει πιο ώριμη, αλλά οι περισσότεροι από αυτούς τους φωσφόρους δεν μπορούν να διεγερθούν από το φως ιώδους. Προς το παρόν, η διέγερση με υπεριώδη / σχεδόν υπεριώδη τσιπ εξετάζεται περισσότερο με πράσινο, κίτρινο και κόκκινο φωσφόρο [21-23], αλλά είναι κοινή. Το πρόβλημα είναι ότι η φωτεινή απόδοση είναι χαμηλή και είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν πρακτικές εφαρμογές. Η ανάπτυξη φωσφορικών κατάλληλων για διέγερση υψηλής απόδοσης ιώδους φωτός, εκπομπές ευρείας ζώνης και χαμηλή αμοιβαία απορρόφηση μεταξύ φωσφορικών διαφόρων χρωμάτων έχει καταστεί ερευνητικό επίκεντρο της βιομηχανίας και είναι επίσης μια σημαντική δύναμη για την Κίνα να επιτύχει σημαντική επιτυχία στην πνευματική ιδιοκτησία στον τομέα του φωτισμού στο μέλλον. Ως εκ τούτου, στον τομέα του φωτισμού πλήρους φάσματος, θα κατανοήσουμε τις ευκαιρίες ανάπτυξης και τις τάσεις των τεχνολογιών ημιαγωγών υψηλής ενέργειας και βραχέων κυμάτων τρίτης γενιάς και θα αναπτύξουμε νέα φωταύγεια υλικά, ειδικά για νέα τσιπ UV / NUV, τα οποία είναι σημαντικά για πράσινο φωτισμό υγείας. Ευκαιρία.
2.2 Φωτεινές ύλες διέγερσης υψηλής πυκνότητας ενέργειας
Ο φωτισμός με LED έχει γίνει η αδιαμφισβήτητη τεχνολογία φωτισμού και αναμένεται ότι μέχρι το 2020, μόνο ο τομέας φωτισμού ημιαγωγών θα διαμορφώσει ένα τρισεκατομμύριο μέγεθος αγοράς [24]. Σε σύγκριση με τα υλικά ημιαγωγών πρώτης και δεύτερης γενιάς, ο ημιαγωγός τρίτης γενιάς έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής τάσης διάσπασης, του απαγορευμένου εύρους ζώνης, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, του υψηλού ρυθμού κορεσμού των ηλεκτρονίων, της ισχυρής αντίστασης στην ακτινοβολία και της υψηλής φωτεινής απόδοσης και υψηλής συχνότητας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε πολλές στρατηγικές αναδυόμενες βιομηχανίες, όπως η βιομηχανία φωτισμού ημιαγωγών, για την προώθηση και υποστήριξη της επόμενης γενιάς βιομηχανικών αλλαγών. Η τρίτη γενεά υλικών ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται στον τομέα του φωτισμού στερεάς κατάστασης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση του φωτός και την ποιότητα του φωτός της συσκευής αλλά το σημαντικό χαρακτηριστικό της πηγής φωτισμού ημιαγωγού τρίτης γενιάς είναι η αύξηση της πυκνότητας ρεύματος και του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου φωτός του τσιπ στην κατεύθυνση βραχέων κυμάτων υψηλής ενέργειας [25]. Λόγω του γεγονότος ότι το φωτεινό υλικό προσδιορίζει άμεσα την απόδοση του φωτός και την ποιότητα της φωτεινής πηγής, τα χαρακτηριστικά διέγερσης και η σταθερότητα της υπάρχουσας σειράς φωσφορικών όπως το κλασσικό αργιλικό δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις διέγερσης υψηλής ενέργειας της τρίτης -ην παραγωγή ημιαγωγών, οπότε είναι επείγον να σπάσει ο ημιαγωγός τρίτης γενιάς. Μια πηγή ενέργειας υψηλής πυκνότητας που διεγείρει και παράγει υψηλής ποιότητας λευκό φως και ένα νέο τύπο φθορίζοντος υλικού και τεχνολογίας προετοιμασίας.
Λόγω του φαινομένου της "ουσιαστικής μειωμένης απόδοσης" των LED, δηλαδή, όταν λειτουργεί σε υψηλές πυκνότητες ρεύματος, η εσωτερική κβαντική απόδοση θα πέσει έντονα. Σήμερα, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο αναζητούν μια νέα γενιά πηγών φωτός υψηλής ποιότητας, ο εφευρέτης των μπλε φωτοεκπομπών, Nakamura Shuji, στο εγγύς μέλλον, η τεχνολογία LED θα αντικατασταθεί τελικά από διόδους λέιζερ εξαιτίας της φυσικά όρια της φωτεινής απόδοσής του. Σε σύγκριση με τον φωτισμό LED, ο φωτισμός με λέιζερ μπορεί να επιτύχει υψηλότερη απόδοση. Το λέιζερ ημιαγωγών θεωρείται ως ο πιο ελπιδοφόρος φωτισμός υψηλής ποιότητας και υψηλής ποιότητας φωτεινής πηγής για LED μετά LED. Θα γίνει μια τάση ανάπτυξης στον μελλοντικό κλάδο φωτισμού και προβολής. Η τεχνολογία απεικόνισης με λέιζερ που έχει μετατραπεί σε φθορισμό έχει εφαρμοστεί σε μεγάλης κλίμακας πεδία προβολής, όπως η τηλεόραση με λέιζερ, η προβολή με λέιζερ και ο κινηματογράφος λέιζερ [26-27]. Παρόμοια με το φωτισμό με LED, τα υλικά φθορισμού μετατροπής είναι επίσης τα βασικά υλικά για την επίτευξη λευκού φωτισμού σε φωτισμό με λέιζερ. Τα λέιζερ έχουν υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και επομένως έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για την ικανότητα των υλικών φθορισμού να αντισταθούν σε ελαφρές βλάβες [28]. Η ανάπτυξη νέων φθοριζόντων υλικών σπάνιων γαιών με υψηλή σταθερότητα και υψηλή απόδοση μετατροπής και η τεχνολογία εφαρμογής τους θα αποτελέσει μείζονα πρόκληση για το φωτισμό με λέιζερ στο μέλλον, γεγονός που θα οδηγήσει στη ζήτηση βιομηχανοποίησης νέων φθοριζόντων υλικών σπάνιας γης και των κεραμικών και κρυστάλλων τους.
3 φωτιστικά υλικά ειδικής φωτεινής πηγής
3.1 Φωσφορίζοντα υλικά για φωτισμό των εγκαταστάσεων
Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη της οπτοηλεκτρονικής τεχνολογίας, η φωτεινή απόδοση των LED έχει βελτιωθεί σημαντικά και η εφαρμογή των LED σε εργοστάσια εργοστασίων έχει προβληθεί ευρέως από χώρες σε όλο τον κόσμο. Το LED έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, της μακράς διάρκειας ζωής, της χαμηλής παραγωγής θερμότητας κλπ. Επιπλέον, το μοναδικό πλεονέκτημα του μήκους κύματος, η ευρεία προσαρμογή κ.λπ., θεωρείται ως μια αποτελεσματική εναλλακτική πηγή φωτός για τεχνητά εργοστάσια ελαφρών εργοστασίων [29]. Οι προοπτικές της αγοράς για εφαρμογές LED στον φωτισμό των εγκαταστάσεων είναι αρκετά αισιόδοξες και το μέγεθος της αγοράς αναμένεται να αυξηθεί ραγδαία. Το 2017, η αγορά φωτισμού των εγκαταστάσεων (σύστημα) ήταν περίπου 690 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ, συμπεριλαμβανομένων των 193 εκατομμυρίων λαμπτήρων LED. Εκτιμάται ότι μέχρι το 2020, η αγορά του φωτισμού των εγκαταστάσεων (σύστημα) θα αυξηθεί στα 1.424 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ, ενώ οι λαμπτήρες LED θα αυξηθούν στα 356 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Προς το παρόν, ο τρόπος φωτισμού LED είναι κυρίως μπλε LED τσιπ ή υπεριώδη LED chip + φωσφόρου. Στο μέλλον, οι φωσφορίζουσες ουσίες για τον φωτισμό των φυτών θα είναι επίσης μια από τις σημαντικές πρώτες ύλες για την υλοποίηση των εγκαταστάσεων φωτισμού των εγκαταστάσεων.
Η κύρια πηγή ενέργειας που απαιτείται για την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των φυτών είναι ελαφριά, αλλά η απορρόφηση του φωτός από τα φυτά δεν είναι πλήρης αλλά επιλεκτική, ενώ το φάσμα απορρόφησης του φωτός από διαφορετικά πράσινα φυτά είναι βασικά το ίδιο [30], η χλωροφύλλη είναι η πλέον κύμα φωτός. Υπάρχουν δύο ισχυρές ζώνες απορρόφησης. Το ένα είναι το μπλε και το βιολετί με μήκος κύματος 400-500 nm. Η απορρόφηση του πορτοκαλί και κίτρινου φωτός είναι μικρότερη και η απορρόφηση του πράσινου φωτός είναι η μικρότερη, έτσι το διάλυμα χλωροφύλλης είναι πράσινο και το άλλο είναι σε μήκος κύματος. Για το κόκκινο τμήμα των 640-660 nm, το κόκκινο φως είναι ευεργετικό για τη σύνθεση των φυτικών υδατανθράκων και επιταχύνει την ανάπτυξη και ανάπτυξη των φυτών. Επομένως, ο αποτελεσματικός φωτισμός φωτισμού πληρώσεως γενικά επιτυγχάνεται με συνδυασμό 400-500 nm κυανού φωτός και εξαιρετικά κόκκινο φως 640-660 nm και μερικών λευκών φωτοδιόδων LED.
Επιπλέον, εκτός από τους δύο παραπάνω τύπους φωτός που πρέπει να απορροφήσουν τα φυτά, τα φυτά έχουν επίσης συστήματα φωτοϋποδοχέα (φωτοϋποδοχείς). Ο πιο σημαντικός φωτοϋποδοχέας στα φυτά είναι το φυτοχρόμιο που απορροφά το κόκκινο ή πολύ κόκκινο φως. Είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στο κόκκινο και πολύ κόκκινο φως και συμμετέχει σε ολόκληρη την ανάπτυξη και ανάπτυξη φυτών από τη βλάστηση μέχρι την ωριμότητα. Το φυτόχρωμα στα φυτά υπάρχει σε δύο σχετικά σταθερές καταστάσεις: απορρόφηση κόκκινου φωτός (PR, lmax = 660 nm) και απορρόφηση πολύ κόκκινου φωτός (PR, lMAX = 730 nm), τα οποία μπορούν να μετασχηματιστούν μεταξύ τους, θα πρέπει επίσης να έχει πολύ κόκκινο φως 730 nm [31]. Η μπλε σκόνη διεγείρεται με υπεριώδη ακτινοβολία UV / κοντά στην υπεριώδη ακτινοβολία, βασισμένη κυρίως σε αργιλικό, πυριτικό, φωσφορικό και νιτρίδιο, και το EU2 + είναι φωταύγτιο ιόν [32-33]. Τα περισσότερα από τα βαθιά κόκκινα φωσφορίδια λαμβάνονται με πλάσμα ΕΕ, MN ή CE ή συγχωνευμένα με MN2 + [34-35]. Η έρευνα των φωσφορικών σε αυτές τις δύο ζώνες ήταν εκτεταμένη και η σημερινή τεχνολογία είναι σχετικά ώριμη και μπορεί πρακτικά να εφαρμοστεί στον φυτικό φωτισμό. Ωστόσο, υπάρχουν λίγες μελέτες σχετικά με τους πολύ κόκκινους φωσφόρους για το φυτοχρωματικό φυτό και η φωτεινή τους απόδοση παραμένει σε χαμηλό επίπεδο, το οποίο είναι δύσκολο να εφαρμοστεί πρακτικά. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη νέων φωτιστικών υλικών υπέρυθρης υπέρυθρης ακτινοβολίας που ταιριάζουν στο πεδίο του φυτικού φωτισμού, επιλύοντας τις βασικές τεχνικές προετοιμασίας, καθώς και η έρευνα σχετικά με την αναλογία φωτός για τους φωσφόρους του μπλε, του κόκκινου και του μαύρου φωτός που χρησιμοποιούνται στον φωτισμό είναι η συμβολή του φωτισμού των φυτών μέχρι σήμερα. Η βασική κατεύθυνση της ανάπτυξης της βιο-γεωργίας.
3.2 Φωσφορίζοντα υλικά για πηγές φωτός εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας
Το εγγύς υπέρυθρο φως αναφέρεται σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα με μήκος κύματος στην περιοχή 780-2526 nm. Τα τελευταία χρόνια, η εφαρμογή των εγγύς υπέρυθρων ανιχνευτών στους τομείς της αναγνώρισης του προσώπου, της αναγνώρισης ίριδας, της παρακολούθησης της ασφάλειας, του ραντάρ λέιζερ, της ανίχνευσης της υγείας, της 3D ανίχνευσης κλπ. Έχει αναπτυχθεί γρήγορα και έχει γίνει διεθνής ερευνητική εστίαση [36-38]. Εκτιμάται ότι ο εγγύς υπέρυθρος ανιχνευτής θα φτάσει τα 25 δισεκατομμύρια δολάρια στην παγκόσμια βιομετρική αγορά ταυτοποίησης το 2020, εκ των οποίων μόνο η συνολική αξία της τεχνολογίας αναγνώρισης ίριδας θα φτάσει τα 3,5 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Οι ανιχνευτές υπερύθρων είναι ένα σημαντικό μέρος των συστημάτων επικοινωνίας και IoT και υπάρχει επείγουσα ανάγκη για συσκευές εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (ειδικά 780-1600nm) που εκπέμπουν υψηλής απόδοσης στενής ζώνης ή ειδική ευρυζωνική σύνδεση. Προς το παρόν, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας υπέρυθρων τσιπ είναι κυριαρχούμενο από τις ξένες χώρες, ειδικά το τσιπ με το μήκος κύματος άνω των 1000nm έχει χαμηλή απόδοση, υψηλό κόστος και μονοπώλιο από ξένες ευρεσιτεχνίες και τεχνολογίες. Είναι επείγον να αναπτυχθεί ένα ώριμο ιώδες-μπλε τσιπ υψηλής ενέργειας για την τόνωση της υπέρυθρης συσκευής υψηλής απόδοσης με μετατροπή φωσφόρου. Στο τέλος του 2016, η OSRAM ξεκίνησε την πρώτη σύνθετη φωτεινή δέσμη φωτός σχεδόν υπέρυθρης ακτινοβολίας (LED) για μέτρηση του λίπους, της πρωτεΐνης, της υγρασίας ή της περιεκτικότητας σε σάκχαρα στα τρόφιμα. Η εφαρμογή του μπλε τσιπ και της σύνθετης σύνθετης συσκευασίας υπέρυθρης υπέρυθρης ακτινοβολίας έχει τα πλεονεκτήματα της απλής διαδικασίας παρασκευής, του χαμηλού κόστους, της υψηλής φωτεινής απόδοσης και των παρομοίων και έχει διερευνηθεί ευρέως διεθνώς. Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά επείγον να αναπτυχθεί ένας νέος τύπος φώσφορος υπέρυθρης υπέρυθρης ακτινοβολίας για κάθε λωρίδα των LED εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας για να επιτευχθούν οι διαφοροποιημένες απαιτήσεις εφαρμογής της.
Σύμφωνα με την ταξινόμηση του εγγύς υπέρυθρου φωτός, το μακροχρόνιο κύμα κοντά στο υπέρυθρο είναι 1100-2526 nm και ο φωτισμός μακράς κυματομορφής κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία χρησιμοποιεί κυρίως το Er3 + και το Ni2 + ως φωτιστικό κέντρο. Προς το παρόν, έχουν πραγματοποιηθεί αρκετές γόνιμες ερευνητικές εξελίξεις στον τομέα αυτό [39]. Οι φωσφορείς διαφορετικών μηκών κύματος των μακρών κυμάτων κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία έχουν μελετηθεί και η μεταφορά ενέργειας έχει πραγματοποιηθεί με την εισαγωγή ευαισθητοποιημένων ιόντων κ.λπ. και η φωτεινή απόδοση έχει βελτιωθεί σημαντικά [40].
Το κοντινό υπέρυθρο βραχύ κύμα είναι 780 ~ 1100nm και ο φωσφόρος βραχείας-κύματος κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία αποτελείται κυρίως από Cr3 +, Yb3 + και Nd3 + [41-42]. Επί του παρόντος, ο κλάδος έχει αποκτήσει ένα σχετικά πλούσιο υλικό υλικό στον τομέα των φωτιστικών υλικών κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία, αλλά το κοινό πρόβλημα είναι ότι η φωτεινή απόδοση είναι χαμηλή και ορισμένα συστήματα έχουν μικρή σταθερότητα και εξακολουθούν να μην ανταποκρίνονται στη ζήτηση της αγοράς. Επομένως, η ανάπτυξη ενός νέου τύπου φωτιστικών υλικών κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία, που διαπερνά τη φθορίζουσα σκόνη υπέρυθρης ακτινοβολίας με ιώδες φως και την τεχνολογία προετοιμασίας κλειδιού, και συνεχώς βελτιώνει την απόδοση του φωτός και σταδιακά αντικαθιστά το τσιπ κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία.
4. Συμπέρασμα
Συνοπτικά, η τεχνολογία φωτισμού και απεικόνισης που βασίζεται στο υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους μπλε LED chip έχει εφαρμοστεί ώριμα. Μεταξύ αυτών, βελτιώνεται επίσης η απόδοση των φωσφορικών συστημάτων αργιλικού και νιτριδίου κατάλληλων για διέγερση με μπλε φως, αλλά με πλήρη φωτισμό και μεγάλη τεχνολογία φωτισμού ισχύος και απαιτήσεις εφαρμογής, η ανάπτυξη νέων φωσφορικών και υψηλής απόδοσης φθορισμού υλικών κεραμοποίησης ή απλού κρυστάλλου χρειάζονται επειγόντως. Στο πεδίο προβολής, παρόλο που οι τεχνολογίες απεικόνισης QLED, OLED και διεγέρσεων αναπτύσσονται γρήγορα, η ανάπτυξη νέων φωσφορικών αναμένεται να αντισταθμίσει τη σχετική έλλειψη χρωματικής γκάμας οθόνης υγρών κρυστάλλων. Η τεχνολογία οπίσθιου φωτισμού με οθόνη υγρών κρυστάλλων που βασίζεται σε μπλε LED μάρκες εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά μεγάλη. ζωτικότητα. Επιπλέον, μέσω της καινοτομίας υλικών συστημάτων, βασισμένων σε μπλε LED, αναμένεται η απόκτηση υψηλής απόδοσης υπέρυθρων και ακόμη και υπεριωδών πηγών μη ορατού φωτός υψηλής απόδοσης. Η χρήση υλικών φωσφόρου και τεχνολογικών καινοτομιών στους προαναφερθέντες τομείς είναι ένας σημαντικός τρόπος για να πραγματοποιηθεί η ανακάλυψη των βασικών ευρεσιτεχνιών και η βιομηχανική ανάπτυξη των υλικών της Κίνας και ακόμη και των φωτοβολταϊκών συσκευών.
