LED與熒光粉知識

LED與熒光粉知識

LED用熒光粉尚待創新

　　近年來，在照明領域最引人關注的事件是半導體照明的興起。20世紀90年代中期，日本日亞化學公司的Nakamura等人經過不懈努力，突破了制造藍光發光二極管(LED)的關鍵技術，并 由此開發出以熒光材料覆蓋藍光LED產生白光光源的技術。半導體照明具有綠色環保、壽命超長、高效節能、抗惡劣環境、結構簡單、體積小、重量輕、響應快、工作電壓低及安全性好的特點，因此被譽為繼白熾燈、日光燈和節能燈之后的第四代照明電光源，或稱為21世紀綠色光源。美國、日本及歐洲均注入大量人力和財 力，設立專門的機構推動半導體照明技術的發展。

　　LED實現白光有多種方式，而開發較早、已實現產業化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實現白光發射。

　　LED采用熒光粉實現白光主要有三種方法，但它們并沒有完全成熟，由此嚴重地影響白光LED在照明領域的應用。具體來說，第一種方法是在藍色LED芯片 上涂敷能被藍光激發的黃色熒光粉，芯片發出的藍光與熒光粉發出的黃光互補形成白光。該技術被日本Nichia公司壟斷，而且這種方案的一個原理性的缺點就 是該熒光體中Ce3+離子的發射光譜不具連續光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色溫照明的要求，同時發光效率還不夠高，需要通過開發新型的高效熒光粉來改 善。

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

　　第三種實現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，利用該芯片發射的長波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)來激發熒光粉而實現白光發射，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，這類熒光粉發光穩定性差、光衰較大，因此開發高效的、低光衰的白光LED用熒光粉已成為一項迫在眉睫的工作。

　　我們是國內率先進行LED用高效低光衰熒光粉研究的研究機構。最近，通過與我國臺灣合作伙伴的聯合攻關，多種采用熒光粉的彩色LED被開發出來了。

　　采用熒光粉來制作彩色LED有以下優點：

　　首先，雖然不使用熒光粉，就能制備出紅、黃、綠、藍、紫等不同顏色的彩色LED，但由于這些不同顏色LED的發光效率相差很大，采用熒光粉以后，可以利 用某些波段LED發光效率高的優點來制備其他波段的LED，以提高該波段的發光效率。例如有些綠色波段的LED效率較低，臺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用于手機背光源，取得了較好的經濟效益。

　　其次，LED的發光波長現在還很難精確控 制，因而會造成有些波長的LED得不到應用而出現浪費，例如需要制備470nm的LED時，可能制備出來的是從455nm到480nm范圍很寬的LED， 發光波長在兩端的LED只能以較低廉的價格處理掉或者廢棄，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的光色會變得更加柔和或鮮艷，以適應不同的應用需要。當然，熒光粉在LED上最廣泛的應用還是在白光領域，但由于其特 殊的優點，在彩色LED中也能得到一定的應用，但熒光粉在彩色LED上的應用還剛剛起步，需要進一步進行深入的研究和開發。