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    全面解析:现阶段白光LED荧光粉技术(第3页)
    来源:LED环球在线 作者: 浏览:2613人次 发布:2010-11-10
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      LED照明商用化的快速发展,预计将会加大白光LED荧光粉的市场需求,在各界持续投入荧光粉的研发能量之下,目前已发展出的三大主流白光LED荧光粉,将可望因应不同应用,满足对于性能的多样性与严苛度的要求。

      荧光粉的热消光(Thermal Quenching Of Luminescence)或温度安定性素来为散热问题所困扰的高功率白光LED所重视的,图3显示德国公司Litec的Roth博士针对(Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐与YAG:Ce荧光粉热消光特性的比较,研究结果显示两种荧光粉的热安定性不分轩轾,但在120℃以上时,硅酸盐之热消光较为明显,此项特性值得注意。

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    图3  (Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐与YAG:Ce荧光粉热消光特性之比较

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      氮化物与氮氧化物荧光粉

      
    1980年代,金属氮(氧)化物早期多作为结构或功能性陶瓷使用,其在白光LED的应用直至近几年才开始被注意,目前全世界氮化物与氮氧化物荧光粉的领先者主要为荷兰Technical University of Eindhoven、日本National Institute for Materials Science(NIMS)、日本三菱化学公司、日本Ube工业与欧司朗光电半导体等单位,虽然氮化物或氮氧化物荧光粉的制程通常需要高温、高压的条件,但本项荧光粉由于具有诸多特点得以展现在白光LED应用的潜力,包括多样化的晶体结构与化学组成,发光波长可调变;相当物理与化学稳定特性;可供紫外、近紫外或蓝光激发;荧光发射光谱具有极大的波长红位移;极小的温度荧光淬灭效应(至少>120℃);具有高度共价性键结(窄能隙),呈现强烈电子云扩散效应与晶场分裂效应;以及具有高度凝聚阴离子网状晶体结构,减弱温度对荧光淬灭效应等。

      由于LED照明组件要求高演色性与安定性,氮化物与氮氧化物较氧化物拥有共价结构所衍生较强的电子云扩散(Nephelauxetic)效应,因而此种系列的白光LED用荧光粉逐渐被重视。德国欧司朗光电半导体早在1999年于欧盟欧洲专利办公室(European Patent Office)提出申请红黄光(Ca,Sr,Ba)xSiyNz:Eu氮化物荧光粉相关专利,其中可应用于蓝光与紫外光LED的SrzSi5N8:Eu与 SrSi7N10:Eu均属之。

      日本国际化学材料协会(National Institute for Materials Science, NIMS)于2001年提出申请能产生多光色的Cax(Eu, Tb,Yb,Er)y(Si,Al)12(O,N)16、高发光效率的氮氧化物荧光粉专利,此种材料涵盖掺杂各种稀土离子(如Eu2+、Ce3+、Dy3+、Eu3+与Mn2+)的橘黄光Ca-α-SiAlON以及绿光MSi2N2O2:Eu2+等荧光材料。

      除了目前较热门氮化物CaAlSiN3与氮氧化物SrSi2O2N2:之外,最近日本三菱化学公司多位研究人员建议以橘光(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+氮化物可以搭配绿光CaSc2O4:Ce3+或Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+作为一般照明使用;而该公司所研发新颖绿光氮氧化物Ba3Si6O12N2:Eu可取代CaSc2O4:Ce3+氧化物并与搭配橘光CaAlSiN3:Eu2+氮硅化物,以应用于液晶面板背光源,上述建议的原理系以高亮度和高演色性作为照明与显示最大的区别。其中可供紫外、蓝光激发的新颖氮氧化物Ba3Si6O12N2:Eu组成、晶体结构复杂且合成条件困难,其特征为在波长525纳米之处有更小的半高全宽(FWHM)(~68纳米)(图4)。

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    图4 三菱化学最近所开发Ba3Si6O12N2:Eu2+荧光粉的激发与发光

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      值得一提的是,日本NIMS研究人员曾试制作由红(CaAlSiN3:Eu2+)、黄(α-SiAlON:Eu2+)、与绿光(β-SiAlON:Eu2+)荧光粉搭配蓝色LED芯片构成的白光LED(图5)。其中CaAlSiN3:Eu2+可将芯片460纳米的蓝光转换为650纳米红光,β-SiAlON:Eu2+可将其转换成540纳米绿光,并可以加入α-SiAlON:Eu2+黄光,之后调变红、绿、蓝光构成比例,产生符合彩色滤光片色彩特性的光源。NIMS研究人员指出,上述白光LED作为液晶面板背照灯源时,色域范围模拟值NTSC为91%,比现行使用YAG荧光粉之白光LED的72%,色彩表现更为丰富,由此可见,以红、绿、蓝、黄光氮氧化物制作白光LED的无穷潜力。

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    图5 利用多重氮氧化物荧光粉所封装高演色性白光LED

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      白光LED热门的钇铝石榴石型、硅酸盐以及氮(氧)化物等三大类荧光粉转换白光LED的技术进展与新颖荧光粉的利用与研发息息相关,目前国际白光LED荧光粉的产学研发虽未停滞,但其动能已趋近饱和,且全球光电大厂白光LED荧光粉相关的专利布局超乎想象完整,由于白光LED照明的产业发展速度与进程远超过预期,未来对荧光粉的需求与日俱增且备感迫切,国内产学界对于荧光粉相关的研发无疑将面临关键性的压力与局限,如何突破目前的现况,并进一步强化国内白光LED产业在全球的竞争力,实有赖于产学界更加紧密的合作与激励,才能开创LED产业光明的未来。


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    LED 荧光粉 照明 背光源 荧光灯
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    中照网网友 在2021-1-11 9:45:39发表 
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    中照网网友 在2016-12-29 17:53:27发表 
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    中照网网友 在2016-6-2 11:44:56发表 
    这个确实是事实,可是国家一边为了照顾经济发展,一边又没有投入资金对企业进行辅导,确实让企业也茫然。是无奈还是放任,这需…
    中照网网友 在2016-5-19 11:36:38发表 
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