LED與熒光粉知識(shí)

LED用熒光粉尚待創(chuàng)新

　　近年來，在照明領(lǐng)域最引人關(guān)注的事件是半導(dǎo)體照明的興起。20世紀(jì)90年代中期，日本日亞化學(xué)公司的Nakamura等人經(jīng)過不懈努力，突破了制造藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)的關(guān)鍵技術(shù)，并 由此開發(fā)出以熒光材料覆蓋藍(lán)光LED產(chǎn)生白光光源的技術(shù)。半導(dǎo)體照明具有綠色環(huán)保、壽命超長(zhǎng)、高效節(jié)能、抗惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、響應(yīng)快、工作電壓低及安全性好的特點(diǎn)，因此被譽(yù)為繼白熾燈、日光燈和節(jié)能燈之后的第四代照明電光源，或稱為21世紀(jì)綠色光源。美國(guó)、日本及歐洲均注入大量人力和財(cái) 力，設(shè)立專門的機(jī)構(gòu)推動(dòng)半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展。

　　LED實(shí)現(xiàn)白光有多種方式，而開發(fā)較早、已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。

　　LED采用熒光粉實(shí)現(xiàn)白光主要有三種方法，但它們并沒有完全成熟，由此嚴(yán)重地影響白光LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。具體來說，第一種方法是在藍(lán)色LED芯片 上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。該技術(shù)被日本Nichia公司壟斷，而且這種方案的一個(gè)原理性的缺點(diǎn)就 是該熒光體中Ce3+離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色溫照明的要求，同時(shí)發(fā)光效率還不夠高，需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改 善。

　　第二種實(shí)現(xiàn)方法是藍(lán)色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光，顯色性較好。但是，這種方法所用熒光粉有效轉(zhuǎn)換效率較低，尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高。

　　第三種實(shí)現(xiàn)方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多種顏色的熒光粉，利用該芯片發(fā)射的長(zhǎng)波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)來激發(fā)熒光粉而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射，該方法顯色性更好，但同樣存在和第二種方法相似的問題，且目前轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體 系，這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大，因此開發(fā)高效的、低光衰的白光LED用熒光粉已成為一項(xiàng)迫在眉睫的工作。

　　我們是國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行LED用高效低光衰熒光粉研究的研究機(jī)構(gòu)。最近，通過與我國(guó)臺(tái)灣合作伙伴的聯(lián)合攻關(guān)，多種采用熒光粉的彩色LED被開發(fā)出來了。

　　采用熒光粉來制作彩色LED有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　首先，雖然不使用熒光粉，就能制備出紅、黃、綠、藍(lán)、紫等不同顏色的彩色LED，但由于這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很大，采用熒光粉以后，可以利 用某些波段LED發(fā)光效率高的優(yōu)點(diǎn)來制備其他波段的LED，以提高該波段的發(fā)光效率。例如有些綠色波段的LED效率較低，臺(tái)灣廠商利用我們提供的熒光粉制 備出一種效率較高，被其稱為"蘋果綠"的LED用于手機(jī)背光源，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　其次，LED的發(fā)光波長(zhǎng)現(xiàn)在還很難精確控 制，因而會(huì)造成有些波長(zhǎng)的LED得不到應(yīng)用而出現(xiàn)浪費(fèi)，例如需要制備470nm的LED時(shí)，可能制備出來的是從455nm到480nm范圍很寬的LED， 發(fā)光波長(zhǎng)在兩端的LED只能以較低廉的價(jià)格處理掉或者廢棄，而采用熒光粉可以將這些所謂的"廢品"轉(zhuǎn)化成我們所需要的顏色而得到利用。

　　第三，采用熒光粉以后，有些LED的光色會(huì)變得更加柔和或鮮艷，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需要。當(dāng)然，熒光粉在LED上最廣泛的應(yīng)用還是在白光領(lǐng)域，但由于其特 殊的優(yōu)點(diǎn)，在彩色LED中也能得到一定的應(yīng)用，但熒光粉在彩色LED上的應(yīng)用還剛剛起步，需要進(jìn)一步進(jìn)行深入的研究和開發(fā)。