白光LED帶動國產(chǎn)熒光粉發(fā)展
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- 發(fā)布時間：2015-08-05
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白光LED及其組合光源具有許多優(yōu)點(diǎn)：如固體化、體積小、壽命長、抗震、不易損壞、啟動響應(yīng)時間快、耗電量小、無公害等，被譽(yù)為第四代照明光源，也稱為21世紀(jì)綠色光源。而采用熒光粉來制備白光LED是目前發(fā)展的主流，因此熒光粉技術(shù)的進(jìn)步對白光LED的發(fā)展有著非常重要的作用。1996年7月29日日亞化學(xué)在日本最早申報(bào)的白光LED的發(fā)明專利就是在藍(lán)光LED芯片上涂敷YAG黃色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。事實(shí)上，YAG熒光粉是一種在20世紀(jì)70年代就得到了較多研究的熒光粉，當(dāng)時的主要應(yīng)用領(lǐng)域是飛點(diǎn)掃描儀，主要是利用了Ce3+的發(fā)光具有超短余輝的特點(diǎn)。值得一提的是，北京有色金屬研究總院稀土研究室(有研稀土新材料股份有限公司前身)在80年代初研制出了系列用于飛點(diǎn)掃描儀的YAG熒光粉，獲得了當(dāng)時的冶金部科技進(jìn)步獎。
1999年，有研稀土公司在用于飛點(diǎn)掃描儀的YAG熒光粉的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，制備出一系列不同發(fā)射主峰波長(520納米-560納米)的黃色熒光粉，并成功地應(yīng)用于藍(lán)光激發(fā)的白光LED中，目前已經(jīng)申請國家發(fā)明專利一項(xiàng)。該項(xiàng)工作已得到了國家“863計(jì)劃”的資助，為有關(guān)白光光源提供配套的熒光材料�，F(xiàn)在已形成了小批量的系列白光LED用YAG熒光粉產(chǎn)品，性能達(dá)到或超過國外產(chǎn)品水平，供應(yīng)中國內(nèi)地及臺灣的十多家白光LED器件生產(chǎn)廠，產(chǎn)生了較好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。在紫光及紫外光激發(fā)的白光LED方面，飛利浦公司于1997年5月27日在美國申報(bào)了“UVLED+熒光粉”的發(fā)光裝置的發(fā)明專利，但該專利沒有涉及具體的熒光粉的組成。有研稀土在2000年已經(jīng)開始了紫光及紫外光激發(fā)的白光LED用熒光粉的研究，并于2001年6月分別在第五屆中韓雙邊新材料學(xué)術(shù)研討會和在北京的第四屆國際稀土研究與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會上，報(bào)告了可應(yīng)用于紫光及紫外光激發(fā)的白光LED的稀土三基色熒光粉的組成，這些熒光粉已在紫光及紫外光激發(fā)的白光LED中得到應(yīng)用。美國GE公司有多項(xiàng)有關(guān)UVLED激發(fā)的三基色熒光粉的組成的專利。其中較早的一篇是2000年5月26日在美國申報(bào)的，該專利的公開日期是2001年7月3日。他們報(bào)道的兩種藍(lán)粉的組成與有研稀土報(bào)道的是一樣的，但有研稀土的報(bào)道紅粉和綠粉的發(fā)光效率比他們報(bào)道的要高。
在他們后來的專利中，紅粉的組成與有研稀土提出的紅粉組成基本一致，僅做了些小的修改，并替代了他們原來的專利中紅粉的組成。但該紅粉的發(fā)光效率還是不夠高，無法滿足白光LED的要求，需要做進(jìn)一步改進(jìn)。為避開專利問題，有人提出了“藍(lán)光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的白光LED的結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)在這種結(jié)構(gòu)已得到廣泛認(rèn)同，在2003年3月美國舉行的“2003全球熒光材料高峰會”上，有多家公司報(bào)道了這種結(jié)構(gòu)及所用的熒光粉。有研稀土已開發(fā)出兩類適用于藍(lán)光LED的綠色熒光粉，并申請了國家發(fā)明專利一項(xiàng)。當(dāng)前可用的紅色熒光粉效率太低，必須開發(fā)新型的紅色熒光粉。總體說來，在LED熒光粉方面近幾年發(fā)展非常迅速。
美國GE公司有關(guān)的專利最多，國內(nèi)也有些專利報(bào)道。藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉基本上能滿足目前白光LED產(chǎn)品的要求。但還需要進(jìn)一步提高效率，降低粒度，最好能制備出球形的熒光粉。在“藍(lán)光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的結(jié)構(gòu)中，綠色熒光粉的效率基本上能滿足要求，但紅色熒光粉的效率需要有較大的提高。在“紫外或紫光LED+三基色熒光粉”的結(jié)構(gòu)中，三種熒光粉的效率都需要有較大的提高，其中紅色熒光粉的效率最低。最近，在紅色熒光粉方面，已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但發(fā)光效率較高的熒光粉主要是硫化物體系，穩(wěn)定性較差。因此，還需要盡快研制效率高的穩(wěn)定性好的熒光粉，以滿足半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展的需要。
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