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LED熒光�
閱讀�7583時間�2011-04-07 17:48:45

LED熒光粉在實現(xiàn)白光�(fā)射領(lǐng)域應用最廣泛。LED實現(xiàn)白光有多種方�,而開�(fā)較早、已實現(xiàn)�(chǎn)�(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實�(xiàn)白光�(fā)射。采用熒光粉以后,有些LED的光色會變得更加柔和或鮮�,以適應不同的應用需�,在彩色LED 中也能得到一定的應用�

�(yōu)�

  首先,即使不使用熒光�,就能制備出紅、黃、綠、藍、紫等不同顏色的彩色LED,但由于這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很�,采用熒光粉以后,可以利 用某些波段LED�(fā)光效率高的優(yōu)點來制備其他波段的LED,以提高該波段的�(fā)光效�。例如有些綠色波段的LED效率較低,臺灣廠商利用我們提供的熒光粉制 備出一種效率較�,被其稱�"蘋果�"的LED用于手機背光源,取得了較好的�(jīng)濟效��

  其次,LED的發(fā)光波長現(xiàn)在還很難精確控制,因而會造成有些波長的LED得不到應用而出�(xiàn)浪費,例如需要制�470nm的LED�,可能制備出來的是從455nm�480nm范圍很寬的LED� �(fā)光波長在兩端的LED只能以較低廉的價格處理掉或者廢�,而采用熒光粉可以將這些所謂的"廢品"�(zhuǎn)化成我們所需要的顏色而得到利��

  第三,采用熒光粉以后,有些LED的光色會變得更加柔和或鮮�,以適應不同的應用需要。當�,熒光粉在LED上最廣泛的應用還是在白光�(lǐng)域,但由于其� 殊的�(yōu)�,在彩色LED中也能得到一定的應用,但熒光粉在彩色LED上的應用還剛剛起�,需要進一步進行深入的研究和開發(fā)�

實現(xiàn)白光的方�

  LED采用熒光粉實�(xiàn)白光主要有三種方�,但它們并沒有完全成熟,由此嚴重地影響白光LED在照明領(lǐng)域的應用�

  種方法是在藍色LED芯片上涂敷能被藍光激�(fā)的(YAG)黃色熒光粉,芯片發(fā)出的藍光與熒光粉�(fā)出的黃光互補形成白光。該技�(shù)被日本Nichia公司壟斷,而且這種方案的一個原理性的缺點� 是該熒光體中Ce3+離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特�,顯色性較�,難以滿足低色溫照明的要�,同時發(fā)光效率還不夠高,需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改��

  第二種實�(xiàn)方法是藍色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光�,通過芯片�(fā)出的藍光與熒光粉�(fā)出的綠光和紅光復合得到白�,顯色性較�。但�,這種方法所用熒光粉有效�(zhuǎn)換效率較�,尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高�

  第三種實�(xiàn)方法是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多種顏色的熒光�,利用該芯片�(fā)射的長波紫外�(370nm-380nm)或紫�(380nm -410nm)來激�(fā)熒光粉而實�(xiàn)白光�(fā)�,該方法顯色性更�,但同樣存在和第二種方法相似的問�,且目前�(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體 系,這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大,因此開發(fā)高效�、低光衰的白光LED用熒光粉已成為一項迫在眉睫的工作�

  我們是國內(nèi)率先進行LED用高效低光衰熒光粉研究的研究機構(gòu)。最近,通過與我國臺灣合作伙伴的�(lián)合攻�(guān),多種采用熒光粉的彩色LED被開�(fā)出來��

分類

  黃色熒光粉:

  在白光LED 的產(chǎn)生方式中,以� 藍光LED + 黃色熒光粉� 的技�(shù)最� 成熟,這也是目前商品化白光LED �(chǎn)品的主要實現(xiàn)形式,其中所用的� 色熒光粉多為�(yè)界所熟悉的鋁酸鹽YAG:Ce 和TAG:Ce。這兩者比較起�� 前者的�(fā)光效率好,是公認的發(fā)光效率的半導體照明用熒光�,利 用其與藍光LED可以制得色溫�4000k-8000k的高亮度白光LED;后者的� 用面較窄,高比例的Tb3+較適合在低于5000k的低色溫白光LED.近年來開 �(fā)研究成功的LED黃色熒光粉還有硅酸鹽�:(Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu。此� 還有硅基氮氧化物(�-Sialon:Eu),它們除了可以被藍光激�(fā)�,還可以 被紫外或者紫外LED有效激�(fā);其中硅酸鹽熒光粉開�(fā)相對成熟,硅基氮 氧化物熒光粉的制成困�,未見正式產(chǎn)品推��

  紅色熒光粉:

  紅色熒光粉除了與藍光LED及綠色熒光粉配合�(chǎn)生白�,或者與綠、藍 色熒光粉及紫光或者紫外LED配合�(chǎn)生白光外,還常用于補償YAG:Ce+ 藍光LED中的紅色缺乏,以提高顯色指數(shù)或者降低色�。一直以來紅� 熒光粉多局限于堿土金屬硫化物系列,這類熒光粉的物理化學性質(zhì)� 不穩(wěn)�,熱�(wěn)定性差,光衰大。近年來開發(fā)出的新型紅色熒光粉有� 酸鹽,鎢鉬酸�、鋁酸鹽及氮(氧)化物熒光體。其中硅酸鹽,鎢� 酸鹽、鋁酸鹽的穩(wěn)定性滿足了要求,但它們的有效激�(fā)不是太窄,對 芯片要求苛刻,發(fā)光效率偏�。硅基氮氧化物熒光粉(如� MxSiyNz:Eu<M=Ca,Sr,Ba;z=2/3x+4/3y>) 無論是穩(wěn)定性還是發(fā)光效� 等方�,均能很好的滿足LED的要求。由于氮化物的相對惰�,硅基氮 氧化物熒光粉的合成通常需要高溫高壓等苛刻條件,這極大制約了� 系列熒光粉的應用,造成此種熒光粉的價格昂貴�

  綠色熒光粉:

  綠色熒光粉既是組成白光LED三基色的一個重要組�,同時也可以直接� LED封裝制得綠光LED.目前制作高亮綠色LED的重要方式就是這種方式。目 前LED用綠色熒光粉主要有:MN2S2:Eu(M=Ba,Sr,Ca;N=Al,Ca,In)� Ca8Mg(SiO4)4Cl:Eu,R、BaMgAl10O17:Eu,Mn�。其中MN2S2:Eu·的發(fā)光效率最 高,�(fā)光的波長也可以通過�(diào)整其中堿土金屬離子比例在507-558nm之間� �,但是含硫元素的缺點較大的限制了其發(fā)展。近來有文獻報道硅基氮氧 化物的綠色熒光粉,如β—SiAlON:Eu、SrSi2O2N2:Eu�,它們同樣可� 被紫�、紫光或藍光LED有效激�(fā),且無硫的污�,顯示出極大的發(fā)�?jié)摿�?/FONT>

應用

  1.實現(xiàn)白光�(fā)�

  LED燈被譽為第四代光�,其中白光源毫無疑問是需求量�,所以LED 熒光粉在實現(xiàn)白光�(fā)射領(lǐng)域應用最廣泛。LED實現(xiàn)白光有多種方�,而開�(fā)較早、已實現(xiàn)�(chǎn)�(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實�(xiàn)白光�(fā)��

  LED采用熒光粉實�(xiàn)白光主要有三種方法,但它們并沒有完全成熟,由此嚴重地影響白光LED 在照明領(lǐng)域的應用�

  種方法:藍光LED芯片+黃色熒光�,該技�(shù)被日本Nichia公司壟斷,而且這種方案的一個原理性的缺點就是該熒光體中Ce3+離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特�,顯色性較�,難以滿足低色溫照明的要�,同時發(fā)光效率還不夠�,需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改��

  第二種方法:藍光 LED+綠色熒光�+紅色熒光粉,通過芯片�(fā)出的藍光與熒光粉�(fā)出的綠光和紅光復合得到白�,顯色性較�。但是,這種方法所用熒光粉有效�(zhuǎn)換效率較�,尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高�

  第三種方法:紫光 LED+三基色熒光粉(多種顏色的熒光粉),利用該芯片�(fā)射的長波紫外�(370nm-380nm)或紫�(380nm-410nm)來激�(fā)熒光粉而實�(xiàn)白光�(fā)�,該方法顯色性更�,但同樣存在和第二種方法相似的問�,且目前�(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體 �,這類熒光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大,因此開發(fā)高效�、低光衰的白光LED用熒光粉已成為一項迫在眉睫的工作�

  2.利用某波� LED�(fā)光效率高的優(yōu)點制備其它波� LED

  雖然不使用熒光粉,就能制備出紅、黃、綠、藍、紫等不同顏色的彩色LED,但由于這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很�,采用熒光粉以后,可以利用某些波段LED�(fā)光效率高的優(yōu)點來制備其他波段的LED,以提高該波段的�(fā)光效�。例如有些綠色波段的LED效率較低,臺灣廠商利用我們提供的熒光粉制 備出一種效率較�,被其稱�"蘋果�"的LED用于手機背光�,取得了較好的經(jīng)濟效益�

  3.� LED光色更柔�、鮮�

  雖然在LED上最廣泛的應用還是在白光�(lǐng)�,但由于其特殊的�(yōu)點,采用熒光粉以后,有些LED的光色會變得更加柔和或鮮�,以適應不同的應用需�,在彩色LED 中也能得到一定的應用,但熒光粉在彩色 LED 上的應用還剛剛起�,需要進一步進行深入的研究和開發(fā)�

  4.將發(fā)光波長有誤差的LED重新利用

  LED的發(fā)光波長現(xiàn)在還很難精確控制,因而會造成有些波長的LED得不到應用而出�(xiàn)浪費,例如需要制�470nm � LED�,可能制備出來的是從455nm �480nm 范圍很寬的LED,發(fā)光波長在兩端� LED 只能以較低廉的價格處理掉或者廢�,而采用熒光粉可以將這些所謂的"廢品"�(zhuǎn)化成我們所需要的顏色而得到利用�

危害

     帶有放射性的夜光�,是在熒光粉中摻入放射性物�(zhì),利用放射性物�(zhì)不斷�(fā)出的射線激�(fā)熒光粉發(fā)�,這類夜光粉發(fā)光時間很長,但因為有毒有害和�(huán)境污染等,所以應用范圍小�
     汞蒸氣達0.04�3毫克�,會使人�2�3月內(nèi)慢性中毒;�1.2�8.5毫克�,會誘發(fā)急性汞中毒,如若其量達�20毫克,會直接導致動物死亡。汞一旦進入人體�(nèi),可很快彌散,并積累到腎、胸等組織和器官�,慢性汞中毒會導致精神失�,植物神�(jīng)紊亂,急性癥狀常頭痛、乏�、發(fā)熱、口腔及消化道齒齦紅腫酸�,糜爛出血,牙齒松動等,因此不能將日光燈管碎片隨處丟棄�
     萬一吸進熒光粉,那和吸進灰塵一樣。微量的,會被呼吸器官黏膜粘�,再隨痰吐出。少量的,可能進入肺部,慢慢隨痰吐�。經(jīng)常吸入,會生“矽肺�。少量熒光粉粘到皮膚,也象灰塵一�,用水洗掉就行了。經(jīng)常接觸熒光粉,或熒光粉漿液,皮膚會變粗糙。熒光粉對身體有一定的輻射,不多接觸,偶爾接觸問題不大�

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