ZHONG ZHU KE JI YAN

中珠科技眼

荧光粉，

闪亮亮！

LED灯（图源网络）

打开开关，我们如在白昼；关上开关，世界陷入沉眠。

当黑暗被灯光捕捉，

你是否想过

是什么发出闪亮的光线呢？

科研成果

在人造光源普及之前，太阳光一直是人类生活的主要光源。太阳光不仅为地球提供照明和能量，更能调节人类的生理节奏，对人类身心健康产生重要影响。然而，随着现代都市生活的发展，人们接触太阳光的机会变少。全光谱LED技术通过模拟太阳光的光谱特性，将"大自然的光线"重新带回我们的生活。全光谱LED被认为是未来半导体照明技术的一个主流方向。

目前，人们主要是通过将不同颜色荧光粉进行混合来获得理想的全光谱发射。但是，物理混合容易导致不规则的发光分布。为此在制备过程中需要对荧光粉配比、充分的物理混合等进行严格把控，这使得LED灯的制造成本大增。而单一全光谱荧光粉虽简化工艺但常受限于能量迁移，效率难以达到应用需求。

针对这一问题，我校化学工程与技术学院周磊副教授/吴明娒教授团队与瑞士洛桑联邦理工学院的Jean-Claude G. Bünzli教授合作，通过原位生长技术构建异质界面阻断能量迁移，成功制备出一种高效单颗粒全光谱发射荧光粉SrLiPO4/Sr8MgLi(PO4)7:Eu2+，其内外量子效率分别高达76.1%和56.2%。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.期刊上。这一研究使得单一全光谱发射荧光粉的发光效率得到显著提升，为全光谱照明技术的普及铺路。

知识拓展

｜荧光粉与LED灯

1

荧光粉

“荧光”即物质在低温中发光的现象，被称为“发冷光”。荧光粉是一种将外部提供的能量转变为光的材料，是照明、显示领域中重要的支撑材料，大多数荧光粉的发光中心采用稀土元素。因为射入我们眼中的光是由荧光粉发出的，所以可以说亮度、色彩等最终人所感知的部分均取决于荧光粉。因其用途广泛，荧光粉是现今生活中极其重要的材料之一。

荧光粉发光原理：被能量激发后，氧化物晶体中孤立离子的电子被激发到高能级，电子由高能级向低能级跃迁时会形成自身固有的发光。

光的转换过程

2

固态照明

半导体照明也叫固态照明，是指用固态发光器件作为光源的照明，包括发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED），具有节能环保、寿命长、体积小、色彩丰富、耐震动、可控性强等特点，已经普遍应用于日常照明和显示领域。目前，通常采用蓝光芯片搭配黄色荧光粉或采用蓝光芯片激发绿色荧光粉和红色荧光粉实现白光 LED。

3

全光谱照明

对高品质的要求进一步发展出了全光谱LED，全光谱照明指人造光源的光谱尽可能接近太阳光，覆盖紫外（UV）、可见光（380–780nm）及红外（IR）波段，且在可见光范围内红、绿、蓝比例均衡，显色指数（Ra）趋近100。其目标是模拟自然光的生物效应与视觉舒适性。

注：光源对物体的显色能力称为显色性，太阳光的显色指数定义为100，显色指数(Ra)数值越接近100，显色性越好。

太阳光谱

（Ultravoilet-紫外，Visible-可见光，Infrared-红外）

4

全光谱LED与普通LED的区别

普通LED

普通 LED 光谱中蓝光波段能量较大，长时间照射会对人体产生蓝光危害，如视网膜损伤、抑制褪黑色素、睡眠紊乱和一系列内分泌失调等问题。

普通LED灯光谱

全光谱LED

目前业内普遍认为全光谱LED应同时具有以下特性：光谱覆盖范围宽，类太阳光光谱，高色彩饱和和逼真度，优异的显色性，低蓝光危害。全光谱LED通过提升红光和绿光波段的光谱能量，降低了蓝光的光谱能量占比，有效抑制了、富蓝光带来的蓝光危害。应用在教育场景和办公场景中能有效缓解人员视力疲劳，减少对视网膜的伤害。

双蓝光技术全光谱图

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｜Angewandte Chemie

Angewandte Chemie

学科范围：化学：综合

文献类型：期刊

是否全文：全文

Angewandte Chemie是德国化学会（Gesellschaft Deutscher Chemiker，GDCh）主办的期刊，由wiley出版。每周一期。自1887年创刊以来，Angewandte Chemie已成为当今世界上最重要的化学期刊之一。

它以发表高质量的原创研究论文、综述文章和通讯为主。该期刊是化学领域中唯一提供综述类文章、亮点报道、通讯以及研究论文等多种类型文章的期刊，内容丰富多样。该期刊涵盖了化学的多个子领域，包括有机化学、无机化学、物理化学、材料化学、生物化学等。

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本书共分7章，第1章介绍白光LED的发展背景和实现方案、白光LED用红色荧光粉的种类、固体材料中Mn4+的发光特性和Mn4+激活氟化物红色荧光粉的研究进展；第2、3章分别研究稀土基质K3ScF6:Mn4+和K2NaScF6:Mn4+红色荧光粉的制备、形貌和发光特性；第4章研究单一相自激活Cs2MnF6红色荧光粉的制备和发光性能；第5章研究氟氧化物Cs2NbOF5:Mn4+红色荧光粉的制备和发光性能；第6章研究修复改性处理提升K2SiF6:Mn4+和KTiF6:Mn4+荧光粉发光和耐水性能；第7章研究非HF法合成K2TiF6:Mn4+红色荧光粉。

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本书主要介绍基于拓扑化学反应原理，开发面向生物成像、白光LED应用的新型发光材料的研究工作。作者对拓扑化学反应对材料的晶体结构、发光中心的局域结构及晶体场环境的影响，以及由此引起的光谱强度与发光位置的变化，结构与发光性能的关系等进行讨论。

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｜光的故事

《 光的故事（BBC Light Fantastic）》

类型：纪录片

制片国家/地区: 英国

语言: 英语

集数：4

单集片长: 60 分钟

纪录片《光的故事》带领观众穿梭两千多年的历史，剖析人类理解光的历程。从古希腊哲学家柏拉图、阿里士多德，到文艺复兴时期的达文西、牛顿，再到现代物理学的巨擘爱因斯坦，他们的研究故事被生动地重现。

它从不同层面解释了燃亮生命的光。第一集《奇妙的光线》揭示光的多样性和神秘性；第二集《光线的理性探讨》通过科学家的探索，探讨光的本质和特性；第三集《光的本质》深入探讨光的科学原理和现象；第四集《光线和量子物理》则揭示量子物理中对光的解读和理解。

纪录片以其深入的探索和丰富的内容，不仅让观众对光有更深的理解，也展现人类对科学不懈追求的精神。

参考文献

[1] 中山大学化学工程与技术学院. 科研进展｜我院吴明娒教授、周磊副教授团队最新Angew：单颗粒高效率全光谱发射荧光粉.[EB/OL]. (2025-03-25) [2025-06-02]. https://mp.weixin.qq.com/s/3mcSUAXnCfmfGWohXaP_vg.

[2] 裘金阳,陈磊,王新中等. 全光谱LED技术研究进展[J]. 发光学报,2020,41(2): 199-207.

[3]国本崇,辛相东.荧光粉的发光原理、技术发展史、开发现状及课题[J].中国照明电器,2008,(11):33-37.