Development of new all-inorganic white LED devices with persistent luminescence

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14409
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: XU Jian 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYSリサーチフェロー (10889918)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 蛍光体 / LED / 残光 / 発光メカニズム

Outline of Final Research Achievements

In this research, we successfully prepared Gd3Al5-xGaxO12(GAGG) doped with Ce3+ and Cr3+ garnet transparent ceramics with long persistent luminescence (PersL) over 2 hours after ceasing the blue LED excitation, by utilizing the knowledge of band-gap engineering and trapping-detrapping mechanism. Based on the PersL properties, we obtained 73.8% flicker suppression in 50 Hz AC driven LED by using GAGG:Ce-Cr transparent ceramics.

Free Research Field

無機発光材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高い光学特性を有する透光性セラミックスおよびイオン電子構造制御のバンドギャップエンジニアリングに関する学術的価値もさることながら、世界の照明機器市場に大きな影響力の高い発光効率を持つ材料の開発と応用が可能となる。本研究で提案する長残光機能を持った白色LEDの開発によって、通常時は「完全無機化白色LED」照明設備として使用され、非常事態の下では（例えば地震、津波によって引き起こされる大規模停電時）、上半分の黄色長残光透光性セラミックスの発光する機能を利用できる。このように、この材料は持続的に黄色警告光を長時間発光することができ、被災者を救済する際に非常に有用である。