公告/发布日期:2017/02/06

mile米乐集团 与LED照明兼容的高亮度、长余辉磷光材料的开发

-柔性涂层和各种磷光颜色也是可能的-

积分

  • 开发出一种与LED照明兼容的磷光材料,其亮度比传统材料高出约3倍,余辉时间约为传统材料的两倍
  • 还可以使用AIST独特的低温涂层方法(光学MOD方法)生产高亮度磷光片
  • 期望为提高灾害时疏散引导的安全性以及构建节能照明系统做出贡献


摘要

米乐m6官方网站[理事长中钵良二](以下简称“AIST”)先进涂层技术研究中心[研究中心主任 朱户淳] 研究中心副主任土屋哲夫(兼) 绿色器件材料研究小组 该研究小组负责人与立山科学工业株式会社[代表董事水口正一郎](以下简称“立山科学工业”)共同合作LED照明发光我开发了该材料。

 荧光粉材料是激活材料深津哉亮是啊基材Bozairyo的属性由于金属成分的微小差异而发生变化,精确控制极为重要。这次,金属有机化合物的化学溶液法精确控制金属离子的注入(金属离子掺杂),并采用新的合成工艺,我们合成了一种磷光材料,即使在使用不含紫外线的LED照明时,其亮度(亮度)约为传统LED照明的三倍,余辉发射时间也为传统LED照明的两倍(四小时)。另外,这是AIST独创的涂层技术光学MOD方法开发出一种高亮度磷光片,其中将新开发的磷光材料涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂基材上。如果将该发光材料用于安全引导标志等,则可以在摩天大楼等发生灾害时长时间提供安全疏散引导。

 该技术的详情将于 2017 年 4 月 5 日至 7 日在东京国际展示场(东京江东区)举办的第二届高功能陶瓷展览会上公布。

兼容LED照明的磷光材料图解及其应用实例(疏散引导)
与LED照明兼容的发光材料及其应用示例(疏散引导)


发展的社会背景

海外,尤其是亚洲城市,建筑物越来越高,而且没有停止的迹象。日本正在建设300m级的摩天大楼和塔式公寓,未来还计划建造更多的摩天大楼。在此类摩天大楼发生灾难时,无需电源即可发光的组件和设备对于安全疏散引导至关重要。发光材料即使在停电时也会继续发光,因此被用作发生灾害时的安全引导标志等安全引导材料。然而,为了节省能源,室内照明越来越多地用LED照明取代荧光灯,而不含紫外线的LED照明则存在余辉亮度和余辉时间降低的问题。因此,人们希望获得更高的亮度和更长的余辉。

研究历史

作为旨在构建低碳社会和安全放心社会的绿色设备开发的一部分,AIST正在研究和开发高功能材料和组件以及可涂覆在各种材料上的创新制造工艺。先进涂层技术研究中心一直致力于通过使用可精确控制荧光材料金属成分的化学溶液合成方法来开发高功能磷光材料(高亮度、长余辉时间和多色),以及使用紫外光成膜方法(光学MOD法)来开发低温高速涂层技术。特别是我们开发了新型红色磷光材料,在荧光粉薄膜的应用上,我们开发出了亮度约为传统荧光粉薄膜两倍的薄膜,并获得了国内外专利。这些荧光体材料和部件的发光特性根据发光光的波长而变化,因此我们致力于开发即使在不含紫外线的LED照明中也能表现出高亮度和长余辉时间的磷光材料和部件。

研究内容

在本次研发中,我们通过化学溶液法的精确成分控制技术,在磷光材料中掺杂不同的金属,设计出新的合成工艺,开发出高亮度、长余辉的磷光材料。当新开发的材料暴露在LED光(波长:460 nm)下时,材料中的电子被激发,使其发光,即使激发停止后也继续发光。图1所示为停止激发后的亮度,亮度为10mcd/m2显示腐烂前的时间。 10分钟后亮度为602 mcd/m2,约为市售磷光材料的三倍。另外,对于市售的磷光材料,停止LED激发后2小时内达到10 mcd/m2,但新开发的发光材料在4小时后仍保持在10 mcd/m2的亮度被维持。如果作为发光中心的活化材料的浓度太高,则磷光材料的发光可能会逆转。浓度淬火发生并且余辉时间变短,但这一次,基材带隙,活化材料的浓度,陷阱级别的浓度通过掺杂具有不同离子半径的不同金属并设计新的合成工艺,我们能够实现活化材料的高结晶度和最佳氧化态,从而实现更长的余辉和更高的亮度。

新开发的发光材料及其余辉特性图
图1 新开发的发光材料及其余辉特性

 由新开发的发光材料和金属有机化合物制成混合解决方案,通过光学MOD方法将磷光材料涂覆在PET等树脂基材上,制备了高亮度磷光片。传统上,磷光材料通过树脂粘合剂固定在基板上,这提高了耐热性和耐候性有问题此外,在发光材料中,它控制发光稀土金属氧化态的控制然而,当使用光学MOD方法时,发光材料是用金属有机化合物光反应产生的无机材料固定的,因此它具有优异的耐热性和耐候性,并且荧光性能不会恶化(图2)。

光学MOD法形成的磷光片示意图
图2 光学MOD法形成的发光片

 如果将新开发的发光材料用于安全引导标志等,将可以在摩天大楼、塔楼公寓等发生灾害时提供长期、安全的疏散引导。还可以用于涂覆节能照明、房屋材料、铁路、移动设备等,构建灾害发生时的疏散系统。此外,产业技术研究院开发的混合红色磷光材料的多色磷光技术,可应用于护照等官方文件的防伪系统等多种领域,有望为安全放心的社会做出贡献。

未来计划

 未来,我们将基于新开发的磷光材料和磷光片材,将其应用于安全引导标志、照明、房屋建筑材料、交通和移动设备等,为构建安全放心的社会所需的系统做出贡献。



术语解释

◆LED照明
一般使用白光。蓝色LED发出的一部分光(波长:460nm左右)被黄色荧光粉转换,并与原始光结合产生白光。 LED 代表发光二极管。[返回来源]
◆夜光
光作为能量累积并且释放累积的能量以发光的现象。[返回来源]
◆荧光粉
当从外部施加能量(光、电子束、辐射、应力、热等)时会发光的材料。[返回来源]
激活深津材质Zairyo
活化材料是添加到基材(基材)中并引起电子激发而使其发出荧光的材料。发光材料由基材和参与发光的稀土离子等活化材料组成。因此,活化材料的类型和掺杂浓度影响发光特性。[返回来源]
◆金属有机化合物
含有金属的有机化合物,例如羧酸盐和β-二酮酸盐。[返回来源]
◆光MOD方法
光有机金属分解法。产业技术研究院开发的新涂层技术,可以在树脂上形成外延膜和多晶膜,即使在空气中的低温下也能排列晶面,而不是传统上需要高温热处理的陶瓷膜。通过原料溶液的光反应可以在低温下形成陶瓷薄膜,使得在热敏树脂、金属、玻璃等上涂覆功能陶瓷成为可能。[返回来源]
◆浓度淬火
当发光离子浓度过高时荧光强度降低的现象。据认为,靠近的发光离子的存在会导致不参与发光的金属离子之间的能量跃迁。[返回来源]
◆带隙
价带和导带之间的能量差。[返回参考源]
◆陷阱等级
捕获由光激发的电子和空穴的能级。[返回来源]
◆混合解决方案
光学MOD法的前体溶液之一,由金属有机化合物溶液和金属氧化物纳米颗粒组成的溶液。金属有机化合物通过光反应变成无机材料并与金属氧化物纳米粒子形成薄膜的方法。[返回来源]
◆耐候性
材料在暴露于阳光、风吹雨淋的户外使用时的耐用性。[返回来源]
◆稀土金属
钪和钇这 17 种元素以及从镧到镥的 15 种元素(镧系元素)的总称。[返回来源]



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