揭秘新式平面光源 效率可超越OLED

　　日本东北大学（Tohoku University）的研究人员们近日开发出一种基于碳奈米管（CNT）材料的新型节能平面光源。根据研究人员表示，这种以碳奈米管场发射器刺激萤光粉发光而供电的照明面板，将会比发光二极体（LED）照明更便宜，也比有机发光二极体（OLED）面板更明亮。

　　研究人员们目前已经开发出这种平面光源原型——它在设计上类似平面版的传统阴极射线管（CRT），而且能够实现低功耗目标，下一步研究人员们将为其实现最佳化，以便达到每瓦60流明的发光效率。

　　碳奈米管场发射器阵列激发平面光源元件上的萤光粉，使其穿过中性滤光片发射出均匀的光线

　　（来源：日本东北大学）

　　东北大学首席研究员下位法弘（Norihiro Shimoi）表示，“这款照明灯设计原型具有极低功耗，比LED元件更低100倍，但至少要到2019年后才会发布。”

　　因此，这款原型已能证实仅需使用比LED更低的电力。LED由于具有比白炽灯和萤光灯更多优点，因而在目前十分流行。遗憾的是，针对大规模的照明，必须同时使用许多颗LED。而这种碳奈米管设计则可形成任何尺寸大小的面板。

　　

　　平面照明使用的碳奈米管场发射阵列

　　（来源：日本东北大学）

　　LED 可产生大约每瓦100流明的光源，相当于可照亮更大范围的萤光灯泡。但这两种光源都比每瓦约15流明的白炽灯效率更高。此外，OLED可产生每瓦约40流明光源，目前已经被整合于小量生产的面板中。但下位法弘认为，利用碳奈米管作为电场发射器激发覆盖萤光粉的大型面板，由于对功率要求更低及其较OLED面板更高亮度的潜力，最终将得以胜出。

　　“我们认为，由于采用高结晶的碳奈米管以及用ITO颗粒涂布萤光粉，减少了因热损失的能量，是我们能够使这种新型光源元件达到60lm/W的原因，”下位法弘解释，“这种元件中的电导性已特别实现最佳化了。未来在碳奈米管结晶最佳化与设计光源元件后，可望实现更高的亮度与效率。”

　　根据下位法弘指出，碳奈米管并未采用半导体接面二极体，而是被制造成优异的电场发射器以激发萤光粉。这种碳奈米管非常易于制造，不必花费打造无尘室以及高温炉的额外费用。

　　不发光的碳奈米管场发射器背面

　　（来源：日本东北大学）

　　“单壁碳奈米管（SWCNT）以电弧放电法生长”，下位法弘解释，“经过净化和退火后的SWCNT粉末与溶剂和表面活性剂混合，然后再将该混合物涂覆在矽基板上。”

　　碳奈米管混合物在照明元件的阴极上变干后，可用砂纸在表面上刮出一个比传统热阴极更强大的1，000倍的电子发射器。当电子穿过真空部份激发涂覆萤光体的照明面板时，仅需很小功率就能发出均匀而稳定的全向光源。

　　利用单壁碳奈米管的原因在于其发射电子的两端非常尖锐，而且具有化学稳定性、热传导率高，以及比钢更强的机械强度。利用这种SWCNT制造的照明面板也更“绿色环保”，无论是在制造过程或是最终的处置，都不会有任何二氧化碳排放到大气中。

　　参与这项研究计划的研究人员还包括Sharon Bahena-Garrido、Norihiro Shimoi、Daisuke Abe、Toshimasa Hojo、Yasumitsu Tanaka以及Kazuyuki Tohji，详细的研究刊载于《科学仪器评论》（Review of Scientific Instruments）期刊中。

　　编译：Susan Hong

　　（参考原文：Nanotube Field Emitters Beat OLEDs，by R. Colin Johnson）