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「閃耀太陽光芒」的發光材料

2014年7月13日

德國一個研究小組為半導體燈研發出一種新的發光材料,既可提高燈的經濟效益,又可使其發出的光更接近太陽光。

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Deutscher Zukunftspreis LED Licht
圖片來源: Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz

(德國之聲中文網)有關光的品質的方方面面,沃爾夫岡‧施尼克(Wolfgang Schnick)瞭如指掌。這位化學家不僅自2001年起便研究發光材料,而且還從其夫人那裡瞭解到,接近自然的燈光有多重要,比如在服裝店試新衣的時候。

"我夫人總愛走向店門,說'出去一下,那裡有自然光',因為這些店裡的燈光還是對色彩有些影響。"施尼克說。譬如說深藍色的裙子有時看上去會讓人以為是黑色。

但如果推廣使用施尼克及其慕尼黑大學的同事們所研發的新發光材料的話,那今後就不會有這一問題了,因為這種材料--所謂的"發光體"--如果使用到半導體燈,也就是發光二極管(LED)上的話,就會使其發出的燈光更接近自然光。在施尼克看來,這種材料具有給半導體燈市場帶來翻天覆地變化的潛力。

組合出正確的光色

自從歐盟2012年起禁止使用鎢絲燈以來,半導體燈便被視為照明市場最佳的另一種選擇。半導體燈很受消費者歡迎,因為它不像節能燈那樣需要一段預熱時間,才會徹底亮起來,而是一開即達最亮。此外,半導體燈也不含什麼有害物質。但半導體燈的問題在於,如果不加發光材料,它就只能發單色光。而對我們的日常生活來說,這顯然不夠。

如果我們下午想舒舒服服地看會兒書,或者早上起來在浴室的鏡子前梳妝打扮,我們就需要白光,而白光是由不同顏色的單色光組合而成的。如果在半導體燈上加上發光材料,就可實現這一點。

Deutscher Zukunftspreis LED Licht
新發光材料可能給半導體燈市場帶來翻天覆地的變化圖片來源: Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz

為了得到白光,就得在發藍光的半導體燈上加上發紅光的發光體,其原理就像在普通燈上包一層彩紙,使其發出紅光或者藍光一樣。

幾年前,施尼克的團隊開始和飛利浦半導體燈研發中心(Philips Lumileds Development Center)合作。他們研發的發光材料,市場上今天依然還可看到,即在業內巨頭飛利浦公司的半導體燈上。

施尼克介紹說:"當時企業界就跟我們說,你們這發光材料真好,不僅光色好,而且經濟效益還極高。但我們覺得還可以做得更好。"因此他和他的同事們繼續研發。

幾乎和太陽光差不離

現在,他們公佈了其最新研究成果:一種新的發光材料,可使半導體燈更上一層樓。用上這種燈,施尼剋夫人要想判斷裙子究竟是深藍還是黑色時,就用不著再到店門口了,因為店裡的燈光和外面的太陽光幾乎沒有什麼差別了。

評判燈光這一特性的關鍵參數是所謂的"顯色指數CRI"。施尼克介紹說:"顯色指數越高越好。太陽光幾乎為100,這就是最高標準。市場上現有半導體燈的顯色指數大約在80左右。而用我們的新發光材料,則可達到90以上。"

經濟效益更高

此外,這種新的發光體還可以提高半導體燈的經濟效益。

Deutscher Zukunftspreis Wolfgang Schnick
化學家施尼克圖片來源: Deutscher Zukunftspreis/Ansgar Pudenz

目前半導體燈使用的發光材料,發紅光的成分還太高,有些紅外部分的波長已是人的肉眼所看不見的了。所以發這些波長的光,等於是浪費能源。

施尼克表示,新的發光材料解決了這一問題,減少了紅光部分,結果是比市場上現有半導體燈節能14%。

未來之光

德國烏珀塔爾氣候、環境和能源研究所的約翰內斯曁羋恚↗ohannes Thema)說,今天的半導體燈的能耗和熒光節能燈的基本差不多。不過他認為,前者正在趕超後者。

特馬表示,熒光節能燈此外還有一個大問題,那就是含汞,也就是水銀。如果節能燈的回收利用工作做得不好,或者在家摔碎,就會釋放出毒性汞,即危害人的身體健康,又污染環境。半導體燈則沒有這個問題。因此,特馬堅信:"半導體燈將主導未。"

施尼克也這樣認為。他說,假如把德國所有燈都換成"新半導體燈"的話,德國每年就可節省96太瓦時的電力,相當於德國所有核電站2012年的全年發電量。

作者:Carla Christina Bleiker 編譯:施彥

責編:苗子