名詞解釋

什么是Beer－Lambert定律？

Beer－Lambert定律是光吸收的基本定律，適用于所有的電磁輻射和所有的吸光物質(zhì)，包括氣體、固體、液體、分子、原子和離子。

光被透明介質(zhì)吸收的比例與入射光的強度無關(guān)；在光程上每等厚層介質(zhì)吸收相同比例值的光。

近日，比利時根特大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種采用量子點技術(shù)的混合LED，該LED由藍(lán)光LED發(fā)光源與非接觸式混合熒光膜材料構(gòu)成，其熒光膜主要是紅色硒化鎘與硫化鎘（CdSe／CdS）量子點材料和摻有銪（Eu）的綠色熒光材料。由于量子點結(jié)構(gòu)對于光轉(zhuǎn)化擁有良好的光轉(zhuǎn)化率，發(fā)光光譜可調(diào)節(jié)性，窄光譜帶等特性。因此，研究人員認(rèn)為這種混合結(jié)構(gòu)在成本和效率上都擁有良好的性能表現(xiàn)。

研究方法

研究人員采用了紅色硒化鎘與硫化鎘（CdSe／CdS）量子點材料與綠色的SrGa2S4：Eu2＋（STG）材料來制作熒光膜，并將這些材料溶解在甲基乙基酮（含有一定的甲苯）溶液中。同時，該混合溶液將通過滴落的方式（drop－casting）鍍在直徑18mm的薄玻璃片上。

針對熒光膜，研究人員設(shè)計了多種不同的熒光膜結(jié)構(gòu)來評估LED的性能。

1．簡單的紅綠混合熒光膜，結(jié)構(gòu)如｜RG｜；

2．使用兩塊玻璃基板的分離式熒光膜（中間被空氣填充）。結(jié)構(gòu)如｜R｜｜G｜或者｜G｜｜R｜；

3．使用類似第二種的結(jié)構(gòu)，但是中間被乙二醇填充，這種結(jié)構(gòu)能夠緩解折射率匹配的問題，結(jié)構(gòu)如｜R｜｜G｜或者｜G｜｜R｜。

研究內(nèi)容

混合式熒光膜結(jié)構(gòu)

如圖1a所示，｜RAGA｜ 混合結(jié)構(gòu)的LED的色溫為7082K，并且在CIE（X，Y）中的坐標(biāo)為（0．299，0．345），其內(nèi)部的量子效率（IQE）為80％（單獨的｜R｜為71％，｜G｜為93％）。

同時，研究人員發(fā)現(xiàn)這種混合式結(jié)構(gòu)的光照強度衰減與單獨材料有不一樣的地方。根據(jù)圖1d， STG材料的衰減幾乎沒有任何的變化，但是量子點的發(fā)光強度在整個衰減的過程中都保證上升趨勢。這主要來源于藍(lán)光光源的直接激發(fā)以及STG材料的間接激發(fā)。

圖1 混合白光LED的發(fā)光光譜

a ｜RA｜｜GA｜結(jié)構(gòu)的光譜

b ｜RA｜｜GA｜以及｜RA｜｜GA｜結(jié)構(gòu)的光譜

c ｜GA｜｜RA｜與｜GA｜｜RA｜ 結(jié)構(gòu)的光譜

d 紅綠熒光膜發(fā)光強度衰減圖

分離式熒光膜結(jié)構(gòu)

通過對比圖1b 1c，研究人員發(fā)現(xiàn)這種分離式的結(jié)構(gòu)存在強烈的順序關(guān)系。當(dāng)量子點材料在靠近光源的一側(cè)時（｜RA｜｜GA｜），STG材料的發(fā)光強度會被強烈的抑制。同理，如果STG材料在光源這一側(cè)（｜GA｜｜RA｜），量子點材料的發(fā)光強度也會受到抑制。這種現(xiàn)象主要是來自于Beer－Lambert定律，底部的光轉(zhuǎn)化材料在受到藍(lán)色光源的照射后一般會擁有最高的發(fā)光強度。

相比起空氣填充的分離式結(jié)構(gòu)，乙二醇填充的｜RA｜｜GA｜ 和｜GA｜｜RA｜結(jié)構(gòu)擁有更加高的紅光發(fā)光強度以及更低的綠光光強，這是由于更好的折射率匹配導(dǎo)致了STG材料光耦合率的上升，更多的綠光轉(zhuǎn)化為了紅光。同時，這種高折射率匹配條件下，綠光能夠從任何角度進(jìn)入量子點材料中，從而提高了光在量子點材料中的平均路徑長度。

結(jié)論

研究人員發(fā)現(xiàn)，對于固定的熒光膜結(jié)構(gòu)，混合LED的發(fā)光效率取決于熒光層中的中間物質(zhì)（如之前提到的乙二醇）。其中，量子點材料對于綠光的重吸收以及熒光粉末晶體對于紅光自吸收的抑制作用是主要因素。在三種熒光膜結(jié)構(gòu)中，經(jīng)濟效益最好的結(jié)構(gòu)為擁有高折射率匹配的分離式結(jié)構(gòu)。