led和荧光粉技术知识介绍

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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。