色稳定性是固态照明质量的基石，从建筑照明到高端显示，维持温度变化下的颜色恒定至关重要。然而数十年来，科学家面对一个看似矛盾的现象：某些LED荧光粉受热后颜色向红端偏移，而结构相似的另一些却向蓝端偏移，这一谜题长期困扰行业。
近日，中国科学院福建物质结构研究所团队在《Materials Futures》期刊发表突破性研究，首次阐明热致发射峰位移（HIEPS）的微观机制，并提出热稳定荧光粉的设计新框架，直接推动下一代LED照明与显示技术发展。
荧光粉是白光LED的核心，吸收芯片蓝光或紫外光后重发射为白光。但在高温环境下，如紧凑型灯具或高密度屏幕，部分荧光粉发射波长会发生漂移。传统理论归因于晶格热膨胀，却无法解释为何结构相似材料呈现相反变色方向。
研究团队聚焦绿色/黄色正硅酸盐M₂SiO₄:Eu²⁺体系，通过第一性原理计算和冻结声子法，发现关键并非材料整体性质，而是Eu²⁺离子与周围晶格振动模式的局域电子-声子耦合。温度升高时，离子非各向同性振动，优先沿特定方向振荡，扭曲参与发光的Eu-5d轨道。
研究证实，激发态Eu-5d与基态Eu-4f之间的能量差Δf-d直接决定发射颜色。电子-声子耦合改变该参数，导致波长漂移。该机制合理解释了Sr₂SiO₄:Eu²⁺受热红移，而Ba₂SiO₄:Eu²⁺和Ca₂SiO₄:Eu²⁺呈现蓝移的现象，此前热膨胀模型无法解释。
这一发现不仅解决历史争议，更开启荧光粉预测性设计新路径。通过Δf-d参数量化，可提前模拟材料热行为，优化色稳定性、光效及光谱适配性。对通用照明而言，有助于提升灯具间色一致性，降低运行中色温漂移，增强高热负荷系统可靠性。
在体育照明、建筑投影、LED园艺等高要求领域，光谱稳定性直接影响视觉与功能表现。在Micro-LED或高动态范围显示中，热稳定荧光粉可提升色彩均匀性与系统效率。研究标志荧光粉科学从宏观平均模型转向微观局域动态分析，实现光学性能精准调控。
团队计划将模型扩展至Ce³⁺、Tb³⁺激活体系，验证普适性并建立通用设计规则。若成功，将加速开发适应严苛光谱需求的新材料，从人本照明到工业科研应用全面升级。中国科研力量在基础材料领域的突破，为全球LED产业提供关键理论支撑，值得国内企业密切关注技术转化机遇。