白光LED荧光粉材料的发展现状与

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白光LED荧光粉材料的发展现状

白光LED荧光粉材料的发展现状

1、三大主流白光LED荧光粉性能各有千、三大主流白光荧光粉性能各有千秋。

2、白光LED用硅酸盐荧光粉的研究现状、白光用硅酸盐荧光粉的研究现状

3、展望与可以继续开展的工作、

1.三大主流白光三大主流白光LED荧光粉性能各有千秋。三大主流白光荧光粉性能各有千秋白光LED 以其独特优势被称为第四代光源,具有广阔的应用前景，而白光白光LED荧白光荧光粉的市场需求将会随之加大。因为荧光光粉材料对提高白光LED发光效率、实现高显色性以及多种色温上扮演关键角色。

1.1、白光LED 的制备方法、白光

目前业内的白光白光LED通常用两种方法制成：白光一是将红光、绿光和蓝光蓝光三种LED混合封蓝光装在一个基板上，通过调节这三种颜色的比例来合成白光；二是在LED芯片芯片的表面涂覆一层荧光粉来芯片生成白光LED。

蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉。

原理是利用460nm波长的蓝光芯片上涂一层YAG荧光粉，利用蓝光 LED激发荧光粉以产生与蓝光互补的555nm波长黄光，并将互补的黄光、蓝光混合得到白光。

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。

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。

1.2、方法的优缺点、

蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色荧光粉。

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，红光谱的亮度和色度都不佳。难以满足低色温照明的要求。添加适当比例红色荧光粉，可提高显色指数，但是发光效率会降低。

蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色荧光粉

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。

紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种颜色的荧光粉

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

1.3、优质荧光粉的特点

目前国际上通常采用波长为350～470 nm 的GaInN基发光二极管作为激发光源，因此要求荧光粉的激发光谱也在此范围之内。同时优质荧光粉还应该满足以下特点： 1、发射峰集中在某些合适的波长范围内。 2、有好的热稳定性。 3、高量子效率和激发光吸收率。 4、粉末颗粒细小均匀。

1.4、三大热门荧光粉

1.4.1、技术现状石榴石型氧化物荧光粉主要包括钇铝石榴石黄光荧光粉，该技术由日亚化学垄断。硅酸盐荧光粉目前主要硅酸盐荧光粉的重要专利仍为丰田合成、日亚化学、欧司朗光电半导体等公司所拥有氮化物与氮氧化物荧光粉领先者主要为荷兰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。2010年北京宇极科技成功开发出了新型氮氧化物黄色荧光粉，并成功获得了国家专利是目前国内唯一拥有氮氧化物黄色荧光粉技术的LED封装厂。

1.4.1、技术现状

日亚化学技术垄断。

由于具有体积小、成本低、控制回路设计简单，蓝光蓝光芯片+YAG铝酸盐蓝光黄色荧光粉是当前白光白光LED的主流实现方式。据了解，现在业界公认效白光率最佳产生白光的组合仍是日亚化学所拥有，此外，欧司朗光电半导体所发展的黄光荧光粉TAG表现则较为逊色。日亚化学在白光LED中全球市场份额超过30% 。目前中国绝大多数封装厂（包括台湾封装厂）都采用这种方法来生产白光LED，但是荧光粉大部分依靠进口产品，因为铝酸盐黄色荧光粉是日本日亚公司的专利。

三菱化学独占市场。

从2010年起，液晶电视中配备LED背光源背光源的机型迅猛增加，其要求具背光源有高色彩表现性。而能满足这一要求性能的是采用红色及绿色荧光粉的白光LED。在用于白光LED的红色荧光粉市场方面目前三菱化学几乎占据100%。在绿色荧光粉方面，截至2009年也占了近40%的份额。

1.4.2、颜色特性

目前LED用荧光粉材料三大热门：铝酸盐（YAG）荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮氧化物荧光粉。YAG只能做出黄粉，硅酸盐能做出绿粉和橙粉，氮氧化物能做出红粉、绿粉和黄粉，覆盖从蓝色到红色的全部色色域，有机会成为未来的一个主流发展趋势。

1.4.3各系荧光粉的优缺点传统硫化物基质发光体在空气中容易被气化、化学稳定性差、亮度低，在应用中受到很大限制，已逐步被淘汰。氮氧化物荧光粉目前的效率还低于铝酸盐和硅酸盐荧光粉, 且其制程通常需要高温、高压的条件。铝酸盐体系发光材料具有抗湿性差，发光颜色单一等缺点，需要在颗粒表面进行物理化学修饰，以提高其稳定性。硅酸盐体系的发光材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，对紫外、近紫外、蓝光具有显著的吸收，量产制备成本低廉，灼烧温度比铝酸盐体系低100 ℃以上。

2、白光LED用硅酸盐荧光粉的研究现状 2.1 被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉2.2 被近紫外光（370～410 nm）激发发射白光的单一基质的硅酸盐荧光粉

2.1 被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉被蓝色InGaN管芯激发的硅酸盐荧光粉目前蓝光激发的硅酸盐荧光粉主要以二价铕激活正硅酸盐为主，其他类型的硅酸盐材料还很少。近年来该类硅酸盐材料在发光效率、流明功效、温度特性等方面都有所改善。

2.1.1 其研究成果

Park等[7]报道了新型的光转换材料—Sr2SiO4:Eu2 和Sr3SiO5:Eu2 ，与 YAG:Ce相比，Sr3SiO5:Eu2 具有更优的温度特性。该样品在蓝光激发下发射570 nm黄光，与InGaN蓝光芯片制成WLED，显色指数只有64，原因是缺少绿色与红色发射。经过共掺杂Ba2 后，WLED 显色指数提高到85，色温达 2500～5000K，成为一种优良的暖白色光。 M.Pardha Saradhi 等[8]成功合成了Li2SrSiO4:Eu2 ，在400～ 470 nm激发下，出现一个500～700 nm的宽发射带，其色坐标值为(0.334 6、0.340 1)，而YAG:Ce的色坐标值为(0.306 9、0.359 2)，由此表明：与YAG:Ce相比， Li2SrSiO4:Eu2 涂敷在LED上有效地改善了红光发射。

夏威等[9]采用高温固相法合成了系列新的宽激发带焦硅酸基质发光材料M2MgSi2O7:Eu,Dy（M=Ca，Sr），并对其荧光光谱和发光特性进行了研究，结果表明：该系列硅酸盐基质发光材料具有很宽的激发光谱，激发带均延伸到了可见区，在450～480 nm区域间可以非常有效地激发Ca2MgSi2O7:Eu,Dy，于536 nm处产生强光发射，与 InGaN芯片的蓝光复合可产生白光。