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熒光粉提升PDP和LED技術(shù)

作者: 時間:2011-11-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  產(chǎn)業(yè)有極大的市場潛力,的市場前景也非??捎^。也帶來新興市場,開發(fā)高效的、低光衰的白光LED用已成為一項迫在眉睫的工作,而在彩色LED上的應(yīng)用還剛剛起步,需要進一步進行深入的研究。

  用熒光粉市場前景可觀

  彩色PDP應(yīng)用廣泛,而彩色PDP所用的真空紫外輻射(VUV)激發(fā)下的三基色熒光材料是實現(xiàn)彩色PDP的關(guān)鍵材料,因此對彩色PDP用三基色熒光材料的研究及生產(chǎn)具有重要意義。同時,彩色PDP熒光材料將成為繼彩電、緊湊型節(jié)能燈之后,稀土在發(fā)光材料中應(yīng)用的又一個高新技術(shù)領(lǐng)域,這對我國稀土資源的應(yīng)用具有重要意義。

  我們已于2001年立項進行了彩色PDP熒光材料產(chǎn)業(yè)化研究,2004年9月通過國家發(fā)改委的驗收。我們開發(fā)了一套PDP熒光粉發(fā)光性能測試系統(tǒng),解決了國內(nèi)PDP熒光粉測試的難題,掌握了制備高效PDP用熒光粉的全套工程化技術(shù),在北京有色金屬研究總院建成國內(nèi)第一條PDP熒光粉的中試線,為我國PDP熒光粉的產(chǎn)業(yè)化打下了良好的基礎(chǔ)。

  日本1999年P(guān)DP熒光材料用量為10噸,全世界的PDP熒光材料用量為20噸。預(yù)計到2005年底,全世界PDP年產(chǎn)量將大大超過500萬臺。所有跡象表明PDP產(chǎn)業(yè)有極大的市場潛力,PDP用熒光粉的市場前景也非??捎^。

LED用熒光粉尚待創(chuàng)新

  近年來,在照明領(lǐng)域最引人關(guān)注的事件是半導(dǎo)體照明的興起。20世紀(jì)90年代中期,日本日亞化學(xué)公司的Nakamura等人經(jīng)過不懈努力,突破了制造藍(lán)光發(fā)光二極管(LED)的關(guān)鍵技術(shù),并由此開發(fā)出以熒光材料覆蓋藍(lán)光LED產(chǎn)生白光光源的技術(shù)。半導(dǎo)體照明具有綠色環(huán)保、壽命超長、高效節(jié)能、抗惡劣環(huán)境、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、響應(yīng)快、工作電壓低及安全性好的特點,因此被譽為繼白熾燈、日光燈和節(jié)能燈之后的第四代照明電光源,或稱為21世紀(jì)綠色光源。美國、日本及歐洲均注入大量人力和財力,設(shè)立專門的機構(gòu)推動半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展。

  LED實現(xiàn)白光有多種方式,而開發(fā)較早、已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實現(xiàn)白光發(fā)射。

  LED采用熒光粉實現(xiàn)白光主要有三種方法,但它們并沒有完全成熟,由此嚴(yán)重地影響白光LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用。具體來說,第一種方法是在藍(lán)色LED芯片上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色熒光粉,芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光互補形成白光。該技術(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)光譜特性,顯色性較差,難以滿足低色溫照明的要求,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善。
  
  第二種實現(xiàn)方法是藍(lán)色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉,通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光,顯色性較好。但是,這種方法所用熒光粉有效轉(zhuǎn)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。

  第三種實現(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粉,利用該芯片發(fā)射的長波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm-410nm)來激發(fā)熒光粉而實現(xiàn)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(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)高效的、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聯(lián)合攻關(guān),多種采用熒光粉的彩色LED被開發(fā)出來了。

采用熒光粉來制作彩色LED有以下優(yōu)點:

  首先,雖然不使用熒光粉,就能制備出紅、黃、綠、藍(lán)、紫等不同顏色的彩色LED,但由于這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很大,采用熒光粉以后,可以利用某些波段LED發(fā)光效率高的優(yōu)點來制備其他波段的LED,以提高該波段的發(fā)光效率。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高,被其稱為“蘋果綠”的LED用于手機背光源,取得了較好的經(jīng)濟效益。

  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(yīng)用而出現(xiàn)浪費,例如需要制備470nm的LED時,可能制備出來的是從455nm到480nm范圍很  寬的LED,發(fā)光波長在兩端的LED只能以較低廉的價格處理掉或者廢棄,而采用熒光粉可以將這些所謂的“廢品”轉(zhuǎn)化成我們所需要的顏色而得到利用。

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


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