近年來,在照明領域最引人關注的事件就是LED照明行業的興起。20世紀90年代中期,日本日亞化學公司的Nakamura等人經過不懈努力,突破瞭(le)制造藍光LED的關鍵技術,並(bìng)由此開發出以熒光材料覆蓋藍光LED産生白光光源的技術。半導體照明具有綠色環保、壽命超長、高效節能、抗惡劣環境、結構簡單、體積小、重量輕、響應快、工作電壓低及安全性好的特點,因此被譽爲繼白熾燈、日光燈和節能燈之後的第四代照明電光源,或稱爲21世紀綠色光源。美國、日本及歐洲均注入大量人力和财 力,設立專門的機構推動半導體照明技術的發展。
LED實現白光有多種方式,而開發較早、已實現産業化的方式是在LED芯片上塗敷熒光粉而實現白光發射。LED採(cǎi)用熒光粉實現白光主要有三種方法,但它們並(bìng)沒有完全成熟,因此嚴重地影響白光LED在照明領域的應用。下面将具體介紹:
第一種方法是在藍色LED芯片上塗敷能被藍光激發的黃色熒光粉,芯片發出的藍光與熒光粉發出的黃光互補形成白光。該技術被日本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+離子的發射光譜不具連續光譜特性,顯色性較差,難以滿足低色溫照明的要求,同時發光效率還不夠高,需要通過開發新型的高效熒光粉來改 善。
第二種方法是藍色LED芯片上塗覆綠色和紅色熒光粉,通過芯片發出的藍光與熒光粉發出的綠光和紅光複合得到白光,顯色性較好。但是,這種方法所用熒光粉有效轉換效率較低,尤其是紅色熒光粉的效率需要較大幅度的提高。
第三種方法是在紫光或紫外光LED芯片上塗敷三基色或多種顔色的熒光粉,利用該芯片發(fā)射的長(zhǎng)波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm -410nm)來激發(fā)熒光粉而實現白光發(fā)射,該方法顯色性更好,但同樣存在和第二種方法相似的問題,且目前轉換效率較高的紅色和綠色熒光粉多爲硫化物體系,這類熒光粉發(fā)光穩定性差、光衰較大,因此開發(fā)高效的、低光衰的白光LED用熒光粉已成爲一項迫在眉睫的工作。
採(cǎi)用熒光粉來制作彩色LED有以下優點(diǎn):
首先,雖然不使用熒光粉就能制備出紅、黃、綠、藍、紫等不同顔色的彩色LED,但由於(yú)這些不同顔色LED的發光效率相差很大,採用熒光粉以後,可以利用某些波段LED發光效率高的優點來制備其他波段的LED,以提高該波段的發光效率。例如有些綠色波段的LED效率較低,台灣廠商利用熒光粉制備出一種效率較高,被其稱爲"蘋果綠"的LED用於(yú)手機背光源,取得瞭(le)較好的經濟效益。
其次,LED的發光波長現在還很難精確(què)控制,因而會造成有些波長的LED得不到應用而出現浪費,例如需要制備470nm的LED時,可能制備出來的是從455nm到480nm範圍很寬的LED,發光波長在兩端的LED隻能以較低廉的價格處理掉或者廢棄,而採(cǎi)用熒光粉可以将這些所謂的"廢品"轉化成我們所需要的顔色而得到利用。
第三,採(cǎi)用熒光粉以後,有些LED的光色會變得更加柔和或鮮豔,以适應不同的應用需要。當然,熒光粉在LED上最廣泛的應用還是在白光領域,但由於(yú)其特殊的優點,在彩色LED中也能得到一定的應用,但熒光粉在彩色LED上的應用還剛剛起步,需要進一步進行深入的研究和開發。