LED与荧光粉知识

LED与荧光粉知识

LED用荧光粉尚待创新

近年来，在照明领域最引人关注的事 件是半导体照明的兴起。20世纪90年代中期，日本日亚化学公司的Nakamura等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管(LED)的关键技术，并 由此开发出以荧光材料覆盖蓝光LED产生白光光源的技术。半导体照明具有绿色环保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、 工作电压低及安全性好的特点，因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为21世纪绿色光源。美国、日本及欧洲均注入大量人力和财 力，设立专门的机构推动半导体照明技术的发展。

LED实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷荧光粉而实现白光发射。

LED采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白光LED在照明领域的应用。具体来说，第一种方法是在蓝色LED芯片 上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断，而且这种方案的一个原理性的缺点就 是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性，显色性较差，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要通过开发新型的高效荧光粉来改 善。

第二种实现方法是蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显色性较好。但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。

第三种实现方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉，利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)来激发荧光粉而实现白光发射，该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物体 系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。

我们是国内率先进行LED用高效低光衰荧光粉研究的研究机构。最近，通过与我国台湾合作伙伴的联合攻关，多种采用荧光粉的彩色LED被开发出来了。

采用荧光粉来制作彩色LED有以下优点：

首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色LED，但由于这些不同颜色LED的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利 用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED，以提高该波段的发光效率。例如有些绿色波段的LED效率较低，台湾厂商利用我们提供的荧光粉制 备出一种效率较高，被其称为"苹果绿"的LED用于手机背光源，取得了较好的经济效益。

其次，LED的发光波长现在还很难精确控 制，因而会造成有些波长的LED得不到应用而出现浪费，例如需要制备470nm的LED时，可能制备出来的是从455nm到480nm范围很宽的LED， 发光波长在两端的LED只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的颜色而得到利用。

第三，采用荧光粉以后，有些LED的光色会变得更加柔和或鲜艳，以适应不同的应用需要。当然，荧光粉在LED上最广泛的应用还是在白光领域，但由于其特 殊的优点，在彩色LED中也能得到一定的应用，但荧光粉在彩色LED上的应用还刚刚起步，需要进一步进行深入的研究和开发。