Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

January 23, 2013, Athens--LEDはエネルギー効率と耐久性で知られているが、現在の白色LEDの青みがかった冷たい光が、屋内照明としての普及の妨げになっている。ジョージア大学(UGA)の研究チームは、単一の発光材料、リンを用いて世界で初めて温白色光のLEDを作製した。
UGAフランクリンカレッジの助教授、Zhengwei Pan氏は「白色LEDは現在、主にフラッシュライトや自動車ランプに用いられているが、発光色は青みがかった冷たい光で、特に屋内照明としては好まれない」と言う。「われわれの材料は、色温度が暖色で、同時に非常に正確な演色性も実現できている。これは、これまで単一のリン変換LEDで実現できなかった特性だ」。
Pan氏によると、人工光の品質評価に2つの変数が用いられた。相関色温度(CCT)は光の冷たさ、もしくは暖かさを測る。4000ケルビン(K)以下が室内灯には理想的。一方、相関色温度5000K以上は、白色LEDで知られる青みがかった色を発する。他の重要な指標は、演色で、これは光源が自然光に置き換えられるかどうかを示す。80以上であれば室内灯に適している。それより低くなると本物らしくない色に見える。
Pan氏の研究チームが作製した材料は両方のしきい値を満足しており、相関色温度は4000K以下、演色は85となっている。
温白色光は通常、青色LEDチップを異なる色の発光材料、リンでコーティングして、いわゆるリンベース白色LEDとしている。原材料の正確な混合比は難しく、高コスト化となる、また個々の原材料の温度変化に対する反応が違うので、結果的に色が変動する。
「単一のリンを使用することが色の安定性の問題解決になる。なぜなら、色品質は、温度変動で変化しないからだ」と博士課程の学生で論文の筆頭著者、Xufan Li氏は説明している。
新しいリンを作製するために、研究チームは、微量の酸化ユーロピウム、酸化アルミニウム、酸化バリウムおよび黒鉛粉末を混ぜた。次に、その粉末材料を管状炉の中で1450℃に加熱。炉の真空が気化した材料を基板に引きつけ、黄色の発光化合物が堆積。その黄色発光化合物をバルブに入れ、青色LEDチップで照射すると、温白色光が得られた。
研究チームの成果は有望であるが、この材料を家庭、企業、学校の照明に使うまでには、「まだハードルがある」とPan氏は強調している。この新しい材料の効率は、現在の青みがかった白色LEDの効率と比べると遙かに低い。また、リン合成過程における温度と圧力のわずかな変動で異なる発光色になるので、産業生産への移行も課題である。
この新しい黄色リンは、これまでに報告されていない新しい格子構造を持っている。研究チームは、化合物のイオン配列を見極めようとしている。化合物を原子レベルで理解することで効率改善が達成できると期待しているからだ。
(詳細は、www.uga.edu)