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周末不蹭热点,我们只谈谈行业近期的各种科研成果

新兴产业智库 2019-11-30 11:00:37

导读

入球诚可贵,科研价更高。漫天纷飞、多如雪片的“国足”热点被蹭了个不亦乐乎,不过智库君今天只想和大家谈谈近期行业里的一些相关研发成果。例如:阿卜杜拉国王科技大学研究人员证实铯铅溴化物钙钛矿纳米晶体可以产生白光,并能用作高效照明源和超快数据传输;月度开发者Martin Forest利用CSRmesh™连接开发BeON家庭智能安全照明产品;作为国内首项专门针对智能灯光应用普及而研发的组网控制系统SWave技术,很好的解决了传统的智能照明技术控制的繁琐问题;


一种具有前所未有的亮度级的新型的nanoLED问世,可同时用于作为光发射器与光探测器,以及包括实现新型态的互动显示器;一家光电领域初创企业的产品发展路线图中有一款便携式光场显示器,能够从利用标准半导体工艺设计制造的微型芯片投射出完整的三维全息图……


以上,LED及照明方面相关的研发成果,下面将一一为你作出介绍。


钙钛矿纳米晶体产生白光能作照明源和数据传输


近日,阿卜杜拉国王科技大学研究人员已经证明,铯铅溴化物钙钛矿纳米晶体可以产生白光,能用作高效照明源和超快数据传输。可见光通信(VLC)是一种有潜力同时实现节能照明和高速数据通信的技术,其使用可见波长(380-700nm)的电磁辐射,而不是常规的射频(RF)波进行通信。实际上与常规基于RF的通信系统相比,VLC具若干优点,包括高安全性,快速,以及不需调整和不拥挤的带宽。在典型的VLC系统中,发射器使用具有磷光体(蓝色,绿色和黄色/红色颜色转换器)的LED或激光二极管(LD)来产生白光用于固态光(SSL)和数据通信。


然而,这使VLC系统的调制带宽受到磷的限制。即常规钇铝石榴石(YAG)基磷光体的长激发态寿命(重新发射吸收光子所需的时间)在VLC应用中带来严重的瓶颈。因此,与磷光体相关的带宽将VLC系统限制到约10MHz,并且抵消了其相对于RF通信系统的关键优点。近年钙钛矿已经成为光电子应用(光伏和光电探测器)的“魔术”材料。此外,最近的研究已经揭示了钙钛矿纳米晶体(NC)——以铯溴化铅的形式——具有相对高的光致发光量子产率(PLQY)和短的光致发光(PL)寿命。事实上,高PLQY和短PL寿命的这种结合是理想的SSL和VLC颜色转换器的基本要求。


Martin Forest使用CSRmesh连接助力智能照明



Qualcomm®开发者网络月度开发者Martin Forest利用CSRmesh™连接开发BeON家庭智能安全照明产品。在谈及IoT如何塑造家庭安全,以及连接性在发展过程中发挥的关键作用时,Martin Forest表示,很多智能照明只着眼于颜色控制,但BeON照明将家庭安全牢记于心。据介绍,BeON Home 提供智能照明产品,其安全灯泡构建了一个令人可信的“模拟人物”,在家中无人时,让人看起来好像有人在家的样子。


用户可以在离开前通过应用或遥控钥匙激活系统,灯泡将会“重放”有人在家时正常的照明行为,甚至会有先后的开灯,重现应门铃时的情形。此外,借助CSRmesh,灯泡使用“始终在线”技术,在紧急或停电情况下还可以提供照明。应用使用了Qualcomm Technologies,Inc.的移动库,通过蓝牙使用安全mesh连接灯泡并与之通信。这样,灯泡就可以“听到”火情和一氧化碳报警,并打开灯引导人员安全离开。


国内首项针对智能灯光应用普及的组网控制系统


SWave技术的系统组成


据介绍,传统的智能照明技术基本都是基于手机APP控制,安装走线比较复杂,例如需要将智能灯具逐个添加到APP配置项中,使用繁琐。SWave技术作为国内首项专门针对智能灯光应用普及而研发的组网控制系统,则能很好的解决了这一问题,它无需下载APP,微信扫描二维码就可以控制全屋灯光,一键即可将灯光添加到手机中,全屋场景化的控制方式。


采用该技术建立的照明体系,将网络信息技术融入日常灯光照明,数字化的灯光照明控制体系,被科技包裹的灯光照明技术,先进的控制指令传输系统,将大大便利用户的照明灯光使用,改善用户的照明体验,提升对照明控制的精确性,丰富用户的照明模式,改变单一的照明色调和布局。目前对该技术已经申请了两项发明专利,两项实用新型专利,初步形成了对该项目的知识技术产权保护。


一种具有前所未有的亮度级的新型nanoLED


(右)的放大影像,位于左侧白色虚线区域内



DHNR-LED的能带图以及光发射(橘色箭号)和侦测(蓝色箭号)的电荷流动方向,以及DHNR示意图


美国和韩国研究人员组成的国际研究团队发表了一种新型的nanoLED,据称具有前所未有的亮度级,可同时用于作为光发射器与光探测器,以及包括实现新型态的互动显示器等。这种经全溶液处理的双异质接面奈米棒(DHNR)光响应LED包括量子点直接在奈米棒中接触两种不同的半导体材料。在此配置下,量子点根据电压偏置,可增强辐射复合(有利于LED)或导致光生载子的有效分离。在这些非等向奈米棒中的分层结构可以分别单独调整,以便在单一组件中微调重组与电荷分离,从而使单个奈米棒够电致发光,并产生光电流。一旦在两电极之间适当地堆栈这种奈米棒,可经由简单地改变电压偏置(正向或反向),将奈米棒配置成为在发光模式与光侦测模式之间切换的画素。该组件据称拥有低导通电压(约1.7V),以及超过80,000cd/m 2的最大亮度,并可在显示器相关亮度方面表现出低偏压和高效率。


研究人员还发布该组件在2.5V偏压下,能以1000 cd/m2的亮度支持8.0%的外部量子效率。在另一项实验中,研究人员操作10×10画素的DHNR-LED数组,作为现场光侦测器(在反向压下),并结合一个可提供正向偏置至任何画素侦测入射光的电路板。藉由以次毫秒级的时间交替正向和反向偏压,它们能够在照明数组时,连续“读取”光侦测画素。该实验让研究人员认为,透过整合简单的控制电路将任何侦测到的讯号转换为亮度调整,即可轻易地实现几项新的显示特性。例如,可以因应外部光强度的变化而自动调整亮度。但是,由于光侦测可在画素级执行,补偿屏幕上的阴影,或侦测到手指接近并被解读为新的免触控指令。而非这种DHNR-LED的单个画素感测能力,或可以支持屏幕的直接成像或扫描。此外,DHNR光响应LED中的光侦测类似于光电(PV)效应,显示器可从环境光源采集或清除能量,而不需要整合分离的太阳能电池,而使显示器更高效。


研发人员开发红光至蓝光电可调单LED裸片


基于InGaN的单片三色多层LED结构的简化横截面示意图


(a)-(f),在不同注入电流下发射的全色图像


来自三色LED晶圆的三种光致发光(红色、绿色和蓝色)


据报道,光电领域初创企业Ostendo Technologies公司的产品发展路线图中有一款便携式光场显示器,能够从利用标准半导体工艺设计制造的微型芯片投射出完整的三维全息图。消息指出,为了提供正确的分辨率,这种投影芯片的各个立体像素和微光学元件必须显著缩小尺寸,才能让整个芯片很容易安装到目前纤薄的智能手机中。往这个方向发展的一个步骤是开发单片集成的全彩LED阵列,其中的每个LED可以经驱动输出包括全白混合颜色的任何颜色。在LED设计领域这种小小的改进已经被Ostendo公司的研究人员实现。该公司的创始人兼首席执行官Hussein S. El-Ghoroury博士的团队利用特殊设计的中间载流子阻挡层(ICBL)来控制彼此堆叠的多个量子阱(QW)的有源区内的载流子注入分布,从而有效地将多数载流子导入设计好的量子阱内,以便它们重新组合并根据在整个器件内贯通运行的电流密度产生QW的特定波长光。


他们设计的这种基于InGaN的单片LED能够从一个选定电流密度的器件发出三原色的光——从650nm开始,然后随着注入电流的增加减小到460nm或更低。这些单片LED的外延结构生长在c平面(0001)蓝宝石基板上,同时在多量子阱(MQW)有源区采用了各种基于AlGaN的合金层来控制载流子的分布并提高材料质量。蓝色和绿色阱之间的ICBL由夹在两个5nm GaN层之间的10nm Al0.07Ga0.93N组成。绿色和红色阱之间的ICBL由夹在两个5nm GaN层之间的10nm Al0.20Ga0.80N组成。在改变注入电流时,发射出的光线分别在15mA、200mA和400mA时从红色(650nm)改变到绿色(530nm)再到蓝色(460nm)。研究人员介绍到,在小电流(约5mA)时,器件首先发射红光,然后随着电流的增加颜色逐渐变为琥珀色、黄色、绿色和蓝色,通过使用不同的电流脉冲密度和宽度组合可以合成所有的颜色。据介绍,该公司现在正忙于利用相邻不同像素间的关联色温改进这种颜色混合技术,以便获得包括白光在内的其它颜色。


(来源:新兴产业智库


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