LED用荧光粉照明介绍

2010-11-03


  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。(文字:有色院 李红卫)

  编者按;如今LED照明已经遍布我们生活的各处,并渐渐有取代传统照明的趋势,一只是 真正的led 路灯要具备以下几个条件:
1功率和亮度要达到普通路灯的基本要求
2有效解决散热和光衰减问题
3从外表上看要像普通的路灯-要能和现有的路灯光源简单互换

 

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