ผู้อำนวยการกองเรืองแสงของ บริษัท หายากใหม่วัสดุ จำกัด
วัสดุสำคัญสำหรับกระดาษสีขาว Aladdin วิจัยอุตสาหกรรม 2018
วัสดุเรืองแสงที่หายากของโลกเป็นวัสดุหลักสำหรับการส่องสว่างในปัจจุบันการแสดงผลและเครื่องตรวจจับข้อมูลและเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีแสงและจอภาพสำหรับยุคหน้า ปัจจุบันการวิจัยและพัฒนาและการผลิตวัสดุเรืองแสงในแผ่นดินหายากมีการกระจุกตัวอยู่ในประเทศจีนญี่ปุ่นสหรัฐฯเยอรมนีและเกาหลีใต้ จีนกลายเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภควัสดุเรืองแสงที่หายากมากที่สุดในโลก ในเขตข้อมูลการแสดงช่วงสีกว้างขนาดใหญ่จอแสดงผลความละเอียดสูงเป็นแนวโน้มการพัฒนาที่สำคัญในอนาคต ปัจจุบันมีหลายวิธีเพื่อให้ได้ช่วงโทนสีกว้างเช่นจอแสดงผลคริสตัลเหลว QLED OLED และเทคโนโลยีการแสดงผลด้วยเลเซอร์ซึ่งมีเทคโนโลยีการแสดงผลคริสตัลเหลวอยู่ในขณะนี้ รูปแบบเทคโนโลยีการแสดงผลคริสตัลเหลวที่สมบูรณ์แบบมากและห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่มีความได้เปรียบค่าใช้จ่ายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดยังเป็นจุดสำคัญของการพัฒนาองค์กรการแสดงผลในประเทศและต่างประเทศ ในด้านการส่องสว่างการส่องสว่างแบบเต็มสเปกตรัมเช่นแสงแดดกลายเป็นจุดสนใจของอุตสาหกรรมในฐานะวิธีการส่องสว่างที่ดีขึ้น แสงเลเซอร์ได้ดึงดูดความสนใจมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาและเป็นครั้งแรกที่นำไปใช้กับระบบแสงไฟหน้ายานยนต์ซึ่งสามารถรับความสว่างสูงกว่าไฟซีนอนหรือไฟ LED ได้ ลดการใช้พลังงานลง ปัจจัยแวดล้อมทางกายภาพที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชสภาพแวดล้อมที่มีแสงสามารถปรับปรุงการเจริญเติบโตของพืชลดผลกระทบจากการออกดอกของพืชปรับปรุงผลผลิตพืชและกำลังการผลิตผ่านการควบคุมคุณภาพแสงการควบคุมลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพืชและกลายเป็นจุดสนใจของโลก วัสดุเรืองแสงที่มีประสิทธิภาพสูงเหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของแสงจากพืช ในด้านการตรวจสอบข้อมูลอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆและเทคโนโลยี biometric (biometric) มีแนวโน้มตลาดนับล้านล้านดอลลาร์และองค์ประกอบหลักของทั้งสองต้องใช้เซ็นเซอร์ NIR ที่ใช้วัสดุเรืองแสงที่หาได้ยาก ด้วยการเปลี่ยนอุปกรณ์ให้แสงและจอแสดงผลวัสดุเรืองแสงที่หายากของแผ่นดินซึ่งเป็นวัสดุหลักกำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว สถานะปัจจุบันและแนวโน้มการพัฒนาวัสดุเรืองแสงมีรายละเอียดดังนี้
1 เทคโนโลยีการแสดงผลที่มีคุณภาพสูงพร้อมวัสดุเรืองแสง
1.1 จอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบช่วงสีกว้างแหล่งกำเนิดแสงไฟ LED
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาจอแสดงผลคริสตัลเหลว (LCD) ได้รับความนิยมอย่างมากในจอแบนซึ่งกลายเป็นเทคโนโลยีชั้นนำในด้านจอแบน [1] จอแสดงผลคริสตัลเหลวที่ขึ้นอยู่กับไฟแบ็คไลท์ (LED) แบล็คไลท์แบล็คไลท์สีขาวมีข้อดีที่โดดเด่นเช่นการทำสำเนาสีที่ดีการใช้พลังงานต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน ปัจจุบันอัตราการแพร่ภาพในช่องแสดงผลคริสตัลเหลวเกินกว่า 95% สำหรับวิธีการผลิต LED สีขาวสำหรับการแสดงคริสตัลเหลววิธีการ "LED LED chip + phosphor" สีน้ำเงินยังคงเป็นรุ่น LED สีขาวปัจจุบันเนื่องจากมีข้อกำหนดทางเทคนิคที่สูงและต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำเนื่องจากการพิจารณาอย่างละเอียดถึงเทคโนโลยีประสิทธิภาพและค่าใช้จ่าย ทางกระแสหลัก [2] สำหรับแสงไฟ LED แสดงผลแบบ LED แสงสีขาวที่สร้างขึ้นโดย "ชิป LED สีน้ำเงิน + สารเรืองแสง" หลังจากกรองและแยกแล้วจำเป็นต้องสร้างแสงสีแดงบริสุทธิ์ฟ้าและเขียวดังนั้นเรอร์จะกำหนดสีของ LED backlight LCD ปัจจัยสำคัญของโดเมน [3]
ปัจจุบันมีสารเรืองแสงที่ใช้กันทั่วไปในจอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบแบคทีเรีย LED ได้แก่ Y3Al5O12: CE (YAG: CE) phosphore และ SIAlON: EU phosphor สีเขียว (ใช้ผงสีเขียวซิลิเกตบางส่วน) และไนไตรด์เรดฟลูออร์ผสม [4, 5] เนื่องจากยอดของสเปกตรัมในอดีตค่อนข้างกว้างและความบริสุทธิ์ของสีไม่ดีช่วงการแสดงช่วงสีของจอแสดงผลในอดีตจะอยู่ที่ประมาณ 70% NTSC ขณะที่เทคนิคทางเทคนิคหลังแสดงให้เห็นว่าช่วงช่วงสีสามารถเพิ่มได้ถึง 80 เท่านั้น % NTSC แต่พิกัดสีของผงสีเขียว ค่าพิกัดสี x ค่า y และผงสีแดงมีทั้งต่ำและช่วงการแสดงผลช่วงสีของจอแสดงผลจะทำได้ยากถึง 85% NTSC หรือมากกว่าและมีผลต่อแสงน้อยกว่าโซลูชันทางเทคนิคก่อนหน้านี้ 40% เทคโนโลยีการแสดงผล LED ช่วงคลื่นสีกว้างหมายถึงช่วงสีของการแสดงผลที่มี NTSC 90% หรือมากกว่าซึ่งสามารถแสดงภาพและสีที่สมบูรณ์แบบได้อย่างถูกต้องและตระหนักถึงผลภาพที่น่าประทับใจในการฟื้นฟูโลกแห่งความเป็นจริง ปัจจุบันการใช้งานจอแสดงผล LED backlight ของช่วงสีกว้างคือ "ชิปสีฟ้า + ผงซักฟอก SIAlON: EU green powder + fluoride red powder" [6] อย่างไรก็ตามผลการปฏิบัติงานของฟลูออไรด์ฟลูออไรด์ใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับจอแสดงผลคริสตัลเหลวที่มีไฟ LED สีน้ำเงินซึ่งได้รับการพัฒนาโดยรัฐที่เป็นของแผ่นดินโลกหายากจะอยู่ในระดับใกล้เคียงกับระดับนานาชาติโดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาเฉพาะลันนันไซด์ที่มีจำหน่ายในท้องตลาด ฟลูออไรด์ฟอสเฟอร์ SIAlON ในประเทศ: ประสิทธิภาพของผงสีเขียวของสหภาพยุโรปยังห่างไกลจากต่างประเทศ แม้ว่าจะใช้ธาตุหายากในประเทศเพื่อให้ได้ SIAlON ปริมาณมาก: ผงสีเขียวของสหภาพยุโรปใน batches ขนาดเล็ก แต่ตลาดหลักจะถูกผูกขาดโดย บริษัท ต่างชาติ
ปัจจุบันระดับการแสดงผลของคริสตัลเหลวในช่วงที่อุตสาหกรรมผลิตขึ้นอยู่กับ LED backlights ใหม่เกิน 90% NTSC เป็นเรื่องเร่งด่วนในการพัฒนาฟอสเฟอร์ใหม่และไฟ LED backlights และเพิ่มช่วงสีของการแสดงผลคริสตัลเหลวให้เหลือ 110% NTSC และเทคโนโลยี OLED / QLED โชคดีที่การพัฒนาผงสีแดงแบบแคบที่ปล่อยออกมามีความยาวคลื่นมากกว่าฟลูออรีนฟอสฟอรัสที่มีอยู่และผงสีเขียวที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่า SIAlON EU สีเขียวชมพูเริ่มปรากฏตัวขึ้นแล้วคาดว่าจะถึงระดับการใช้งานในอีก 2 ปีข้างหน้า -3 ปี แน่นอนมันจะสร้างเทคโนโลยีการแสดงผลคริสตัลเหลวที่สมบูรณ์แบบและห่วงโซ่อุตสาหกรรมในประเทศจีนและยึดระดับความสูงที่สั่งการของเทคโนโลยีการแสดงผลคริสตัลเหลวในช่วงกว้างของสีในอนาคตและตระหนักถึงพื้นฐานวัสดุที่ดีมากสำหรับการพัฒนาและการจับผลึกเหลว เทคโนโลยีการแสดงผลในประเทศจีน
1.2 วัสดุเรืองแสงเทคโนโลยีการแสดงผลอื่น ๆ
OLED มีข้อดีหลายประการเช่นการส่องสว่างที่ใช้งานได้ประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงความสว่างของสีเรืองแสงที่ดีสีสันสดใสการใช้พลังงานต่ำอุปกรณ์ที่มีความบางและมีความยืดหยุ่น ฯลฯ เป็นประโยชน์ต่อการแสดงผลแบบเต็มสีและมีแนวโน้มการพัฒนาที่ดีในจอแสดงผล สนาม [7] ศักยภาพในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแสดงผล OLED ในอุปกรณ์ที่สามารถสวมใส่ได้เช่นทีวีขั้วต่อโทรศัพท์มือถือ VRs นาฬิกา ฯลฯ ตลอดจนแผง OLED ในประเทศกำลังได้รับการยอมรับจากตลาดอย่างต่อเนื่องและยังเป็นแรงผลักดันให้อุตสาหกรรมจอแสดงผล OLED [ 9] ตามการวิจัยตลาด OLED ทีวีในตลาดระดับไฮเอนด์ของสหรัฐ 3,000 เหรียญสหรัฐส่วนแบ่งการตลาดในช่วงไตรมาสแรกของปี 2017 ถึง 65%, 55 นิ้วสามารถเข้าถึง 100%, สถานการณ์เดียวกันในยุโรป [12] ดังนั้นเทคโนโลยีการแสดงผล OLED ยังคงมีโอกาสในการใช้งานที่ดี วัสดุเรืองแสง (สีแดง, สีฟ้า, สีเขียว) เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของอุปกรณ์แสดงผล OLED ซึ่งจะพิจารณาประสิทธิภาพและการใช้อุปกรณ์โดยตรง [8] วัสดุเรืองแสงที่ตอบสนองความต้องการของใบสมัครจะต้องมีคุณสมบัติโดยรวมเช่นความสว่างและควอนตัมสูง อัตราผลตอบแทน; ส่วนการดูดกลืนขนาดใหญ่และช่วงการกระตุ้นกว้างภายใต้การกระตุ้นด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตหรือแสงสีน้ำเงินใกล้เคียง เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม; ความอดทนแสง UV ที่ดี; ประสิทธิภาพการขนส่งของผู้ขนส่งที่ดี เสถียรภาพทางความร้อนที่ดี, การสร้างฟิล์ม [10-11], ประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุเรืองแสงสำหรับการแสดงผล OLED ยังคงต้องมีการปรับปรุงเพิ่มเติม
วัสดุควอนตัมจุดมีคุณสมบัติการเรืองแสงที่ยอดเยี่ยมประสิทธิภาพควอนตัมสูงมีความยาวคลื่นที่ปรับความกว้างได้อย่างต่อเนื่องและความกว้างครึ่งเอวที่แคบ จุดควอนตัมถูกใช้เพื่อแทนที่ phosphor แบบดั้งเดิมเพื่อเพิ่มช่วงสีของจอภาพให้เหลือ 110% NTSC [13] อย่างไรก็ตามยังคงมีปัญหาเรื่องคอขวดในการใช้วัสดุเรืองแสงแบบควอนตัมเรตที่ต้องเอาชนะ
ประการแรกเนื่องจากขนาดเล็กและพื้นที่ผิวเฉพาะที่มีขนาดใหญ่ของอนุภาคนาโนคริสตัลไลน์ภายใต้การกระทำของแสงความร้อนและเคมีอนุภาคนาโนคริสตัลไลน์มีแนวโน้มที่จะเกิดการเกิดออกซิเดชันและการสลายตัวซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการฉายลดลงอย่างเห็นได้ชัด ปัญหาการสลายตัวของแสงที่อุณหภูมิในการทำงานกลายเป็นข้อ จำกัด อุปสรรคสำคัญต่อประสิทธิภาพการส่องสว่างและอายุการใช้งานของไฟ LED สีขาวจุดควอนตัม
ประการที่สองแม้ว่าจุดควอนตัมสามารถผสมได้ง่ายกว่าด้วยวัสดุเช่น encapsulants กว่า phosphors แผ่นดินไหวที่หายากทั่วไปเนื่องจากปัญหาความเข้ากันได้ของ interfacial การรวมตัวและการแยกเฟสยังคงมีอยู่เมื่อ nanocrystals ผสมกับสื่อบรรจุภัณฑ์ส่งผลให้เกิดไฟ LED ผลิตภัณฑ์ เป็นการยากที่จะปรับปรุงประสิทธิผลต่อไป การใช้วัสดุเรืองแสงแบบจุดควอนตัมยังเป็นทางเลือกทางเทคนิคในการจัดเตรียมอุปกรณ์แสดงผลช่วงสีกว้าง แต่เนื่องจากต้นทุนและความซับซ้อนของส่วนประกอบสูงและวัสดุควอนตัมมี Cd จะมีผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม, และเนื่องจากค่าใช้จ่ายของมันก็ไม่ได้รับการประยุกต์ใช้มาตราส่วนจริง [13]
ความคงตัวของวัสดุเรืองแสงแบบจุดควอนตัมเป็นปัจจัยหลักที่ จำกัด การทำตลาด นักวิจัยที่เกี่ยวข้องกำลังดำเนินการชุดการวิจัยที่เกี่ยวข้องในเรื่องนี้ ด้วยการปรับปรุงเสถียรภาพของวัสดุครึ่งชีวิตของ LEDs ควอนตัมจุดสีขาวสามารถคาดการณ์ได้ภายในสามปี จะสามารถเข้าถึงตลาดได้มากกว่า 10,000 ชั่วโมงและจะมีการจัดตั้งตลาดในเวลาเดียวกัน [14]
สาขาการแสดงผลควอนตัมดอทคอมได้รับความซบเซาของจีนสหรัฐอเมริกาและเกาหลีใต้และการแข่งขันรุนแรง โชคดีที่ประเทศจีนมีข้อได้เปรียบในการจัดหาอุปกรณ์หลักต้นแบบและกระบวนการต่างๆ คาดว่าจะเป็นโอกาสที่ดีสำหรับอุตสาหกรรมการแสดงของจีนในการสกัดกั้นการปิดสิทธิบัตรของเส้นทางเทคโนโลยีต่างประเทศและตระหนักถึง "การเปลี่ยนแซงหน้า"
2 เทคโนโลยีแสงคุณภาพสูงพร้อมวัสดุเรืองแสง
2.1 วัสดุเรืองแสงสำหรับการส่องสว่างด้วยคลื่นความถี่เต็มรูปแบบ
ด้วยความรวดเร็วในการส่องสว่างของ LED สีขาวในด้านการส่องสว่างความต้องการคุณภาพของแหล่งกำเนิดแสง LED สีขาวยังเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแสงในร่มการมุ่งเน้นไปที่แหล่งกำเนิดแสง LED สีขาวได้รับการติดตามหมดจดตั้งแต่ต้น "แปลงเป็น" คุณภาพสูง "ของประสิทธิภาพสีเช่นดัชนีการแสดงผลสีอุณหภูมิสีและแม้กระทั่งการติดตามแสงเต็มสเปกตรัมคล้ายกับแสงแดด บริษัท บรรจุภัณฑ์ในประเทศและต่างประเทศได้เร่งการพัฒนาผลิตภัณฑ์ LED ครบถ้วน [ 15-16] ในปัจจุบันการใช้งาน LED แบบเต็มสเปกตรัมประกอบด้วยประเภทของชิปหลายตัวและชนิดชิปเดี่ยว [17] ในหมู่พวกเขาประเภทชิปเดี่ยวมีข้อดีของการใช้งานง่ายต้นทุนต่ำและสเปกตรัมต่อเนื่องมากขึ้นซึ่ง ได้กลายเป็นตัวเลือกแรกของ บริษัท ผู้ผลิตบรรจุภัณฑ์การใช้งานชิปเดี่ยวนี้แบ่งออกเป็นเทคโนโลยีชิปสีน้ำเงิน (blue chip + multi-color emission phosphor) และชิปอัลตราไวโอเลต / ใกล้รังสีอัลตราไวโอเลต (UV / near-ultraviolet chip + multi-color emission phosphor) ) เทคโนโลยี [18-20] ในเทคโนโลยีชิปสีน้ำเงินมีการสูญเสียสเปคตรัมอย่างรุนแรงในส่วนที่เป็นสีฟ้าสีเขียวของสเปกตรัมของอุปกรณ์และเป็นเรื่องยากที่จะเป็นทางทฤษฎีในการให้แสงส่องสว่างที่มีคุณภาพสูงที่มีคุณภาพสูง ation ปัจจุบันเทคโนโลยีรังสีอัลตราไวโอเลตและอัลตราไวโอเลตใกล้เคียงกับเซมิคอนดักเตอร์ยุคที่สามซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาในประเทศกำลังเติบโตเต็มที่และเทคโนโลยีรังสีอัลตราไวโอเลต / รังสีอัลตราไวโอเลตใกล้เคียงได้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับเลือกสำหรับคลื่นความถี่เต็มรูปแบบ ประภาส
เทคโนโลยีฟอร์เรเตอร์สีฟ้าตื่นเต้นได้กลายเป็นผู้ใหญ่มากขึ้น แต่ส่วนใหญ่ของสารเรืองแสงเหล่านี้ไม่สามารถตื่นเต้นด้วยแสงสีม่วง ปัจจุบันมีการศึกษารังสีอัลตราไวโอเลต / อัลตราไวโอเลตใกล้กับชิปเรืองแสงสีเขียวเหลืองและแดง [21-23] แต่เป็นเรื่องปกติ ปัญหาคือประสิทธิภาพในการส่องสว่างอยู่ในระดับต่ำและเป็นเรื่องยากที่จะตอบสนองการใช้งานจริง การพัฒนาฟอสเฟอร์ที่เหมาะสมสำหรับการกระตุ้นด้วยแสงสีม่วงการปล่อยคลื่นความถี่กว้าง ๆ และการดูดซึมร่วมกันระหว่างสารเรืองแสงที่มีสีต่างๆได้กลายเป็นจุดเน้นการวิจัยของอุตสาหกรรมนี้และเป็นแรงผลักดันที่สำคัญสำหรับประเทศจีนเพื่อให้เกิดการพัฒนาทรัพย์สินทางปัญญา ในสาขาแสงสว่างในอนาคต ดังนั้นในด้านการส่องสว่างแบบเต็มสเปกตรัมเราจะเข้าใจถึงโอกาสในการพัฒนาและแนวโน้มของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่มีพลังงานสูงและคลื่นสั้นในระยะสั้นและพัฒนาวัสดุเรืองแสงใหม่ ๆ โดยเฉพาะชิพ UV / NUV ใหม่ซึ่งมีความสำคัญ สำหรับแสงสีเขียวสุขภาพ โอกาส.
2.2 วัสดุเรืองแสงที่มีความหนาแน่นสูง
แสง LED ได้กลายเป็นเทคโนโลยีแสงสว่างหลักที่ไม่มีปัญหาและคาดว่าในปี 2020 จะมีเฉพาะเขตข้อมูลแสงกึ่งตัวนำที่มีขนาดตลาดถึงล้านล้าน [24] เมื่อเทียบกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกและรุ่นที่สองแล้วเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามมีข้อดีของแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ดีแบนด์วิดท์ที่ไม่อนุญาตการนำความร้อนสูงอัตราการอิ่มตัวของอิเล็กตรอนสูงความต้านทานการฉายรังสีที่แข็งแกร่งและประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงและความถี่สูง สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่เกิดขึ้นใหม่ในเชิงยุทธศาสตร์เช่นแสงจากเซมิคอนดักเตอร์เพื่อส่งเสริมและสนับสนุนการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมยุคต่อไป รุ่นที่สามของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในด้านของแสงสถานะของแข็งสามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพแสงและคุณภาพสีของอุปกรณ์ได้ แต่คุณลักษณะที่สำคัญของแหล่งกำเนิดแสงความยาวคลื่นของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามคือการเพิ่มความหนาแน่นกระแสและความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น ของแสงที่ปล่อยออกมาของชิปไปสู่ทิศทางคลื่นสั้นพลังงานสูง [25] ในแง่ของความจริงที่ว่าวัสดุเรืองแสงโดยตรงกำหนดประสิทธิภาพแสงและคุณภาพของแหล่งกำเนิดแสงลักษณะการกระตุ้นและความมั่นคงของชุดที่มีอยู่ของสารเรืองแสงเช่น aluminate คลาสสิกไม่สามารถตอบสนองความต้องการพลังงานสูงพลังงานกระตุ้นของที่สาม - เซมิคอนดักเตอร์ดังนั้นจึงเป็นเรื่องเร่งด่วนที่จะทำลายเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม แหล่งพลังงานความหนาแน่นสูงที่มีประสิทธิภาพกระตุ้นและสร้างแสงสีขาวที่มีคุณภาพสูงและเป็นวัสดุเรืองแสงชนิดใหม่และเทคโนโลยีการเตรียมการ
เนื่องจากปรากฏการณ์ของ "ประสิทธิภาพลดลงอย่างมาก" ของ LED นั่นคือเมื่อทำงานที่ความหนาแน่นสูงในปัจจุบันประสิทธิภาพของควอนตัมภายในจะลดลงอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังมองหาแหล่งกำเนิดแสงที่มีคุณภาพสูงซึ่งเป็นผู้ประดิษฐ์ไดโอดเปล่งแสงสีฟ้า Nakamura Shuji ในอนาคตอันใกล้นี้เทคโนโลยี LED จะถูกแทนที่ด้วยไดโอดเลเซอร์เนื่องจากมี ขีด จำกัด ทางกายภาพของประสิทธิภาพการส่องสว่าง เมื่อเทียบกับแสง LED แสงเลเซอร์จะมีประสิทธิภาพสูงขึ้น เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ถือเป็นหลอดไฟคุณภาพสูงที่มีแนวโน้มมากที่สุดและมีแหล่งกำเนิดแสงที่มีคุณภาพสูงสำหรับ LED หลัง LED มันจะกลายเป็นแนวโน้มการพัฒนาในอนาคตแสงและอุตสาหกรรมการแสดงผล เทคโนโลยีการแสดงผลเลเซอร์ที่แปลงแสงเรืองแสงได้ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในพื้นที่แสดงผลขนาดใหญ่เช่นเลเซอร์ทีวีการฉายแสงเลเซอร์และโรงภาพยนตร์เลเซอร์ [26-27] เช่นเดียวกับการส่องสว่างแบบ LED วัสดุแปลงไฟนีออนยังเป็นวัสดุสำคัญในการให้แสงสีขาวส่องสว่างในแสงเลเซอร์ Lasers มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าจึงมีความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับความสามารถในการแปลงวัสดุเรืองแสงเพื่อต่อต้านความเสียหายของแสง [28] การพัฒนาวัสดุเรืองแสงจากแผ่นดินหายากใหม่ที่มีเสถียรภาพสูงและมีประสิทธิภาพในการแปลงสูงและเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้ของพวกเขาจะเป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับการส่องสว่างด้วยแสงเลเซอร์ในอนาคตซึ่งจะนำไปสู่ความต้องการของอุตสาหกรรมสำหรับวัสดุเรืองแสงจากแผ่นดินหายากและเซรามิกและคริสตัลใหม่ของพวกเขา
วัสดุเรืองแสงแหล่งกำเนิดแสงพิเศษ 3 ชนิด
3.1 วัสดุเรืองแสงสำหรับแสงจากโรงงาน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีออพโตอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพการส่องสว่าง LED ได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นและการใช้ LED ในโรงงานอุตสาหกรรมได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางจากประเทศต่างๆทั่วโลก LED มีข้อได้เปรียบของขนาดเล็กอายุการใช้งานความร้อนต่ำ ฯลฯ นอกจากนี้ข้อดีของความยาวคลื่นที่ไม่เหมือนใครสามารถปรับเปลี่ยนได้กว้าง ฯลฯ ถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงทดแทนที่มีประสิทธิภาพสำหรับโรงงานผลิตไฟเบอร์ออฟติคัล [29] แนวโน้มตลาดสำหรับการใช้งาน LED ในแสงจากโรงงานมีความเป็นไปในแง่ดีและมีขนาดตลาดที่คาดว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็ว ในปี 2560 ตลาดระบบแสงสว่างของโรงงานมีมูลค่าประมาณ 690 ล้านดอลลาร์สหรัฐรวมทั้งหลอด LED จำนวน 193 ล้านหลอด คาดว่าภายในปี 2563 ตลาดหลอดไฟระบบ (ระบบ) ของโรงงานจะเติบโต 1.424 พันล้านเหรียญสหรัฐและหลอด LED จะเติบโตถึง 356 ล้านเหรียญสหรัฐ ปัจจุบันโหมดการส่องสว่าง LED เป็นส่วนใหญ่เป็น LED LED ชิปหรืออัลตราไวโอเลตชิป LED + phosphor ในอนาคตสารเรืองแสงสำหรับแสงจากพืชจะเป็นหนึ่งในวัตถุดิบที่สำคัญสำหรับการใช้อุปกรณ์แสงสว่างของโรงงาน
แหล่งพลังงานหลักที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการเจริญเติบโตของพืชมีน้ำหนักเบา แต่การดูดกลืนแสงโดยพืชไม่เต็มวง แต่มีการคัดเลือกในขณะที่สเปกตรัมการดูดซึมของแสงโดยพืชสีเขียวที่ต่างกันเป็นพื้นเดียวกันคลอโรฟิลล์เป็นส่วนใหญ่ คลื่นแสง. มีโซนดูดซับแรงสองโซน หนึ่งคือส่วนสีฟ้าและม่วงที่มีความยาวคลื่น 400-500 นาโนเมตร การดูดซึมของแสงสีส้มและสีเหลืองน้อยลงและการดูดซับแสงสีเขียวเป็นส่วนน้อยดังนั้นสารละลายคลอโรฟิลล์มีสีเขียวและอีกสีหนึ่งอยู่ที่ความยาวคลื่น สำหรับส่วนสีแดงที่มีความยาว 640-660 นาโนเมตรแสงสีแดงจะเป็นประโยชน์ต่อการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตพืชและช่วยเร่งการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช ดังนั้นโรงไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพจะเติมแสงสว่างโดยทั่วไปโดยการรวมกันของแสงสีฟ้า 400-500 นาโนเมตรและแสงสีแดงพิเศษ 640-660 นาโนเมตรและไฟ LED สีขาวบางดวง
นอกจากนี้นอกเหนือจากแสงสองชนิดข้างต้นที่พืชต้องดูดซับแล้วพืชยังมีระบบรับแสง (photoreceptor) (photoreceptor) เซลล์รับแสงที่สำคัญที่สุดในพืชคือ phytochrome ที่ดูดแสงสีแดงหรือสีแดงไกล มันมีความสำคัญอย่างมากต่อแสงสีแดงและสีแดงไกลและมีส่วนร่วมในการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชทั้งจากงอกจนครบกำหนด phytochrome ในพืชมีอยู่สองสถานะที่ค่อนข้างคงที่: การดูดกลืนแสงสีแดง (PR, lmax = 660 นาโนเมตร) และการดูดกลืนแสงสีแดงไกล (PR, lMAX = 730 นาโนเมตร) ซึ่งสามารถเปลี่ยนไปเป็นแสงสมบูรณ์ได้ ควรมีแสงสีแดงไกล 730 นาโนเมตร [31] ผงสีน้ำเงินตื่นเต้นด้วย UV / ใกล้ชิป UV ส่วนใหญ่ใช้อะลูมิเนตซิลิเกตฟอสเฟตและไนไตรด์และ EU2 + เป็นไอออนเรืองแสง [32-33] ฟอสเฟอร์เรซินสีแดงส่วนใหญ่จะได้รับจาก EU, MN หรือ CE plasma หรือร่วมกับ MN2 + [34-35] การวิจัยของสารเรืองแสงในทั้งสองวงนี้มีมากมายและเทคโนโลยีในปัจจุบันมีความสุกและสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับแสงสว่างของโรงงาน อย่างไรก็ตามมีการศึกษาน้อยมากเกี่ยวกับฟอสฟอรัสสีแดงที่มีสีปนเปื้อนจากพืชและประสิทธิภาพการส่องสว่างยังคงอยู่ในระดับต่ำซึ่งเป็นเรื่องยากที่จะใช้ได้จริง ดังนั้นการพัฒนาวัสดุเรืองแสงอินฟราเรดแบบใหม่ที่เหมาะกับแสงสว่างของพืชการแก้เทคนิคการเตรียมที่สำคัญรวมถึงการวิจัยเกี่ยวกับอัตราส่วนของแสงสำหรับฟอสเฟอร์สีแดงสีแดงและสีแดงที่ใช้ในการส่องสว่างเป็นส่วนร่วม ของแสงสว่างของโรงงานถึงวันนี้ ทิศทางที่สำคัญของการพัฒนาการเกษตรชีวภาพ
3.2 วัสดุเรืองแสงสำหรับแหล่งแสงแสงใกล้อินฟราเรด
แสงอินฟราเรดใกล้เคียงกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงความยาวคลื่น 780-2526 นาโนเมตร ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการใช้เครื่องตรวจจับอินฟราเรดใกล้เคียงในด้านการจดจำใบหน้าการรับรู้ม่านตาการตรวจสอบความปลอดภัยเรดาร์เลเซอร์การตรวจจับด้านสุขภาพความรู้สึก 3D ฯลฯ ได้พัฒนาขึ้นอย่างรวดเร็วและกลายเป็นจุดเน้นการวิจัยระหว่างประเทศ [36-38] คาดว่าเครื่องตรวจจับอินฟราเรดใกล้จะถึง 25 พันล้านเหรียญสหรัฐในตลาดการระบุไบโอเมตริกซ์ทั่วโลกในปี 2020 ซึ่งมีมูลค่าการส่งออกรวมเพียงอย่างเดียวของเทคโนโลยีการรับรู้ความสามารถในม่านตาถึง 3.5 พันล้านเหรียญสหรัฐ เครื่องตรวจจับอินฟราเรดเป็นส่วนสำคัญของการสื่อสารและระบบ IoT และมีความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับอุปกรณ์ที่มีอินฟราเรดใกล้เคียง (โดยเฉพาะ 780-1600nm) ที่มีประสิทธิภาพในการส่งผ่านคลื่นความถี่สูงแบบ narrowband หรือแบบพิเศษ ปัจจุบันชิพอินฟราเรดได้รับสิทธิบัตรจากต่างประเทศโดยเฉพาะชิปที่มีความยาวคลื่นกว่า 1000nm มีประสิทธิภาพต่ำต้นทุนและถูกผูกขาดโดยสิทธิบัตรและเทคโนโลยีจากต่างประเทศ เป็นเรื่องเร่งด่วนในการพัฒนาชิพสีม่วงสีฟ้าที่มีพลังงานสูงเพื่อกระตุ้นอุปกรณ์อินฟราเรดที่มีประสิทธิภาพสูงที่แปลงฟอสเฟอร์ ในตอนท้ายของปี 2016 OSRAM ได้เปิดตัวชิปเรืองแสงสีฟ้าผสมแสงอินฟราเรดใกล้อินฟราเรด LED เพื่อวัดปริมาณไขมันโปรตีนความชื้นหรือปริมาณน้ำตาลในอาหาร การใช้ชิปสีน้ำเงินและชุดโฟโตเฟอเรสฟอร์เรนอินฟราเรดใกล้เคียงกันมีข้อดีของกระบวนการเตรียมงานง่ายค่าใช้จ่ายต่ำประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงและอื่น ๆ และได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในระดับสากล ดังนั้นจึงเป็นเรื่องเร่งด่วนอย่างยิ่งที่จะต้องพัฒนารูปแบบใหม่ของสารเรืองแสงที่มีอินฟราเรดใกล้เคียงกับแถบ LED ใกล้เคียงอินฟราเรดเพื่อให้ได้ความต้องการในการใช้งานที่หลากหลาย
ตามการจำแนกประเภทของแสงอินฟราเรดใกล้คลื่นอินฟราเรดระยะไกลคือ 1100-2526 นาโนเมตรและสารเรืองแสงคลื่นสัมโชโอใกล้อินฟราเรดใช้ Er3 + และ Ni2 + เป็นศูนย์ส่องสว่าง ในปัจจุบันมีการทำวิจัยที่ก้าวหน้าในด้านนี้ [39] ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้อินฟราเรดได้รับการศึกษาและการถ่ายเทพลังงานได้รับการยอมรับโดยการนำไอออนที่มีความไวออกมาเป็นต้นและประสิทธิภาพของการส่องสว่างดีขึ้นอย่างมาก [40]
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใกล้อินฟราเรดเป็นคลื่นขนาด 780 ~ 1100nm และอินฟราเรดคลื่นสั้นในช่วงอินฟราเรดใกล้เคียงประกอบด้วย Cr3 +, Yb3 + และ Nd3 + [41-42] ปัจจุบันอุตสาหกรรมได้รับระบบวัสดุที่ร่ำรวยมากในด้านวัสดุเรืองแสงใกล้อินฟราเรด แต่ปัญหาทั่วไปคือประสิทธิภาพการส่องสว่างต่ำและระบบบางระบบมีเสถียรภาพไม่ดีและยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการของตลาดได้ ดังนั้นการพัฒนาวัสดุชนิดเรืองแสงแบบอินฟราเรดแบบใหม่โดยใช้ผงเรืองแสงอินฟราเรดที่ปล่อยแสงสีม่วงและเทคโนโลยีการเตรียมกุญแจและปรับปรุงประสิทธิภาพของแสงอย่างต่อเนื่องและค่อยๆเปลี่ยนชิพอินฟราเรดใกล้ ๆ
4 Conclusion / ข้อสรุป
โดยสรุปเทคโนโลยีการส่องสว่างและการแสดงผลจากชิป LED สีน้ำเงินที่มีประสิทธิภาพสูงและประหยัดค่าใช้จ่ายได้ถูกนำมาใช้อย่างเต็มที่ ในหมู่พวกเขาประสิทธิภาพของ aluminate และ phosphors ระบบไนไตรด์เหมาะสำหรับการกระตุ้นด้วยแสงสีฟ้ายังดีขึ้น แต่มีแสงสว่างเต็มสเปกตรัมและเทคโนโลยีแสงสว่างพลังงานขนาดใหญ่และความต้องการใช้การพัฒนา phosphors ใหม่และวัสดุเรืองแสงที่มีประสิทธิภาพสูงของเซรามิค หรือผลึกเดี่ยวเป็นสิ่งจำเป็นเร่งด่วน ในฟิลด์จอแสดงผลแม้ว่าเทคโนโลยีการแสดงผลแบบ QLED, OLED และการกระตุ้นกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่การพัฒนาฟอสเฟอร์ใหม่จะช่วยชดเชยการขาดช่วงสีของจอแสดงผลคริสตัลเหลว เทคโนโลยีคริสตัลเหลวที่ใช้เทคโนโลยี LED backlight บนชิพ LED สีน้ำเงินยังมีขนาดใหญ่มาก พลัง นอกจากนี้ด้วยนวัตกรรมของระบบวัสดุซึ่งอิงกับไฟ LED สีน้ำเงินคาดว่าจะได้รับแหล่งกำเนิดแสงที่มีแสงอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลตที่มองไม่เห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง การใช้วัสดุสารเรืองแสงและนวัตกรรมด้านเทคโนโลยีในสาขาดังกล่าวเป็นวิธีสำคัญในการตระหนักถึงการพัฒนาด้านสิทธิบัตรหลักและการพัฒนาอุตสาหกรรมของวัสดุของจีนและแม้แต่อุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์
