白光LED帶動國產熒光粉發展
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- 發布時間：2015-08-05
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白光LED及其組合光源具有許多優點：如固體化、體積小、壽命長、抗震、不易損壞、啟動響應時間快、耗電量小、無公害等，被譽為第四代照明光源，也稱為21世紀綠色光源。而采用熒光粉來制備白光LED是目前發展的主流，因此熒光粉技術的進步對白光LED的發展有著非常重要的作用。1996年7月29日日亞化學在日本最早申報的白光LED的發明專利就是在藍光LED芯片上涂敷YAG黃色熒光粉，通過芯片發出的藍光與熒光粉發出的黃光互補形成白光。事實上，YAG熒光粉是一種在20世紀70年代就得到了較多研究的熒光粉，當時的主要應用領域是飛點掃描儀，主要是利用了Ce3+的發光具有超短余輝的特點。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掃描儀的YAG熒光粉，獲得了當時的冶金部科技進步獎。
1999年，有研稀土公司在用于飛點掃描儀的YAG熒光粉的基礎上進行改進，制備出一系列不同發射主峰波長(520納米-560納米)的黃色熒光粉，并成功地應用于藍光激發的白光LED中，目前已經申請國家發明專利一項。該項工作已得到了國家“863計劃”的資助，為有關白光光源提供配套的熒光材料。現在已形成了小批量的系列白光LED用YAG熒光粉產品，性能達到或超過國外產品水平，供應中國內地及臺灣的十多家白光LED器件生產廠，產生了較好的社會和經濟效益。在紫光及紫外光激發的白光LED方面，飛利浦公司于1997年5月27日在美國申報了“UVLED+熒光粉”的發光裝置的發明專利，但該專利沒有涉及具體的熒光粉的組成。有研稀土在2000年已經開始了紫光及紫外光激發的白光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術研討會和在北京的第四屆國際稀土研究與應用學術研討會上，報告了可應用于紫光及紫外光激發的白光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的白光LED中得到應用。美國GE公司有多項有關UVLED激發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日在美國申報的，該專利的公開日期是2001年7月3日。他們報道的兩種藍粉的組成與有研稀土報道的是一樣的，但有研稀土的報道紅粉和綠粉的發光效率比他們報道的要高。
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。但該紅粉的發光效率還是不夠高，無法滿足白光LED的要求，需要做進一步改進。為避開專利問題，有人提出了“藍光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的白光LED的結構。現在這種結構已得到廣泛認同，在2003年3月美國舉行的“2003全球熒光材料高峰會”上，有多家公司報道了這種結構及所用的熒光粉。有研稀土已開發出兩類適用于藍光LED的綠色熒光粉，并申請了國家發明專利一項。當前可用的紅色熒光粉效率太低，必須開發新型的紅色熒光粉。總體說來，在LED熒光粉方面近幾年發展非常迅速。
美國GE公司有關的專利最多，國內也有些專利報道。藍光激發的黃色熒光粉基本上能滿足目前白光LED產品的要求。但還需要進一步提高效率，降低粒度，最好能制備出球形的熒光粉。在“藍光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的結構中，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”的結構中，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，已經取得了一些進展，但發光效率較高的熒光粉主要是硫化物體系，穩定性較差。因此，還需要盡快研制效率高的穩定性好的熒光粉，以滿足半導體照明技術發展的需要。
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