Сибирский федеральный университет

Как правило, белые светодиоды содержат диод, излучающий синий свет при пропускании через него электричества. На этот диод наносят пастообразный жёлтый люминофор, который поглощает синий свет и излучает жёлтое свечение. Некоторая часть синего света поглощается порошком-люминофором и преобразуется в жёлтый, тогда как оставшаяся часть синего света проходит свободно. В сумме жёлтый и синий потоки дают белый свет. Это так называемая YB-стратегия (от англ. Yellow + Blue — жёлтый + синий). Однако индекс цветопередачи (CRI, Color Rendering Index) такого соединения очень низкий (CRI<75), в то время как для идеального белого цвета он равен 100.

«Повысить цветопередачу можно смешивая зелёный, красный и синий (RGB-стратегия), ну или просто к YB-светодиодам добавить красный цвет, поскольку его не хватает для повышения индекса цветопередачи. Вещества, излучающие красный цвет, хорошо известны, однако они сложны в производстве и дороги, поскольку являются в основном нитридами, а не оксидами. Оксиды, в свою очередь, широко распространены и дешевы в производстве, но сложно найти оксид, который мог бы излучать красный свет при допировании его оксидом европия (Eu2+) и особенно при подсвечивании синим светом. Мы ведь помним, что диод производит синий свет, и нам нужно использовать именно его для преобразования в красный свет. Наша группа как раз нашла такой материал, который принципиально важен для производства белых светодиодов», — рассказал пресс-службе СФУ доцент кафедры физики твёрдого тела и нанотехнологий СФУ, старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН Максим Молокеев.

Исследователь уточнил, что обнаруженное соединение обладает высокой термической стабильностью — даже сильнейший нагрев (при работе лампы он доходит порой до 150°С) не приводит к значимому снижению интенсивности излучаемого красного света. Поскольку белый цвет получается путём смешивания двух или трёх цветов, «ослабление» одного из них из-за «перегрева» превратит привычное белое свечение в розовое или жёлтое. А теперь представьте, как будет выглядеть, например, чтение при лампе, которая демонстрирует такие странные метаморфозы.

«Индекс цветопередачи (CRI или Ra) у исследованного нами соединения равен 93 — это близко к 100, то есть, свет почти белый. Что касается коррелированной цветовой температуры, то если абсолютно чёрное тело нагреть до 4013 K, то оно будет излучать белый свет примерно такой же, как и лампа, что мы произвели. Солнце (тоже абсолютно чёрное тело) имеет температуру поверхности ~5700 К, и наш глаз считает именно такое излучение наиболее комфортным. Максимум чувствительности глаза, кстати, почти совпадает с максимумом спектра Солнца. Эта подстройка произошла эволюционно. У ночных животных или насекомых совершенно другое спектральное распределение. Но лампы мы производим для людей, а не для животных или насекомых, поэтому нам важно обеспечить комфорт именно для человеческих глаз, а это излучение Солнца. Вот поэтому, смешивая спектры разных веществ, учёные и пытаются воспроизвести спектр, подобный солнечному. Ну и конечно, важно, чтобы вещества были стабильные, термически устойчивые и недорогие. И чтобы „накачка“ люминофоров происходила при помощи дешёвых синих светодиодов», — подчеркнул Максим Молокеев.

В настоящее время исследования, направленные на поиск люминофоров, которые позволят усовершенствовать светодиоды для «идеального» белого света, продолжаются. Информацию об этом можно найти здесь и здесь.