荧光粉种类优劣

合集下载

荧光粉简介

荧光粉简介

粒度为6um左右。
BAM的晶体结构
单峰蓝粉的光学特性
稀土蓝色荧光粉
BaMgAl10O17:Eu2+荧光粉吸收254nm的紫外光,发射450nm的 蓝光,半高宽50nm,属于宽带发光。量子效率95%左右。蓝 粉稳定性不佳。
单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b)
光谱图及色品参数
• 单峰蓝粉
双峰蓝粉的光学特性
Y2O3:Eu3+荧光粉的 激发光谱(a),漫反射光谱(b)
Y2O3:Eu3+荧光粉的 发射光谱
光谱图及色品参数
• 红粉
稀土红粉的发光原理
稀土红色荧光粉
Y2O3:Eu3+荧光粉中Y2O3为基质材料,Eu3+为发光中心。 Y2O3基质是强离子 型晶体,晶体场的微扰作用显著削弱了原属禁戒跃迁的4f电子层的禁戒程度, 在200~300nm范围内形成一个宽激发带,使其能强烈的吸收254nm的紫外 光。然后把能量传递给Eu3+离子使之被激发,被激发的Eu3+离子发生5D0— 7F 跃迁,同时发射出611nm的红光。 2
化学组成
(Ce,Tb)MgAl11O19(发射波长543nm) BaMgAl10O17:Eu2+ (发射波长451nm)
稀土发光材料的特点:
谱线丰富,属于窄带发光,光色纯,能得到高的显色指数。 抗紫外辐照,高温特性好,能适应高负荷荧光灯的要求。
发光效率高,三基色荧光粉的量子效率均在90%以上。
荧光灯的发光原理
荧光灯介绍
荧光灯主要由灯头、低压汞蒸气和荧光粉组 成。
荧光灯的结构示意图
荧光灯的发光过程
灯丝预热 发射电子 电子轰击 气体放电 紫外线激 发荧光粉
荧光灯的种类介绍

荧光粉分析报告

荧光粉分析报告

LED(Light Emitting Diode),即发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。

采用LED的灯具,具有工作电压低、耗电少、发光效率高、寿命长等特点,白光LED的能量转换效率可以是白炽灯的12倍,是荧光节能灯的2倍(如表1),随着LED技术的不断进步,其节能效率将不断提高,必将成为普通照明领域的主流,据业内专家预测,如果2013年LED灯具的平均光效达到120 lm/W、LED照明在普通照明市场的占有率达20%以上,并逐步取代白炽灯和三基色节能荧光灯,而成为普通照明的主流产品。

表1 白炽灯、荧光灯、LED照明三种光源比较标准的白光LED是荧光粉复合转换型LED(简称pc-LED), 目前主流的转换形式是蓝光芯片(以InGaN为主)加黄色荧光粉发射层,蓝光芯片发出的蓝光和荧光粉发出的黄光合成出白光,得到的这种白光色温较高,是蓝白色的冷光,通过加部分红色荧光粉来实现降低色温的目的,而采用加入绿色(或红色)荧光粉来实现白光LED发光的高显色性能。

市场对LED照明在显色指数、光效、稳定性、色温等方面的要求日益多样化,这就必然要求LED荧光粉品种的多样化;另外国内半导体照明企业对于LED 荧光粉的需求量在逐渐增加的同时对高品质LED荧光粉的要求也随之提高。

对于LED荧光粉,国际上目前的主要产品分为铝酸盐(YAG)体系、氮化物体系和硅酸盐体系三大类,拥有铝酸盐(YAG)体系的荧光粉生产技术和核心专利权垄断的企业主要为三菱化成、Osram、Intematix、日亚等,拥有硅酸盐荧光粉技术和生产经验的企业有丰田合成、Intematix、大连路明等,而拥有氮化物体系荧光粉技术和专利的企业只有Osram、日亚等。

国内学术界对于铝酸盐(YAG)体系荧光粉的研究较多,但很少有能够达到生产且产品质量可与国际大品牌比拼的技术,铝酸盐(YAG)体系荧光粉的生产与销售依然为台湾(弘大)或美国企业(Intematix)所垄断;国内对于氮氧化物或氮化物荧光粉的研究还不够成熟,只有中村宇极、有研稀土等少数几家企业和少量的高校和研究机构对氮化物荧光粉进行研究,能够进行小批量销售的也仅中村宇极、有研稀土、Intematix等少数几家荧光粉企业。

荧光粉种类优劣

荧光粉种类优劣

全面解析:现阶段白光LED荧光粉技术∙LED照明商用化的快速发展,预计将会加大白光LED荧光粉的市场需求,在各界持续投入荧光粉的研发能量之下,目前已发展出的三大主流白光LED荧光粉,将可望因应不同应用,满足对于性能的多样性与严苛度的要求。

为控制全球温室气体排放,节约地球有限的能源资源,近年来各国制定能源政策同时,无不竞相提出“节能减碳”计划,其中白炽灯已为澳洲、欧盟以及美国加州等陆续宣布淘汰的照明设施。

发光二极管(LED)具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、以及体积小等优点,目前全球白光LED照明产业持续蓬勃发展,尤其在手机面板背光源、照明以及汽车产业的应用更有无穷潜力。

近年来,国内外多家面板厂商已将白光LED导入作为笔记本电脑液晶显示器背光源,取代使用汞的传统冷阴极荧光灯管。

从解决环保及能源问题观点而言,白炽灯泡向来存在低能源效率与发热问题;至于含汞荧光灯,则存在汞污染的缺点,为此LED照明无疑将成为全球照明大厂全力以赴的目标。

虽然白光LED使用于民生照明还存在诸多问题亟待解决,然可预见的将来,在制造成本逐渐降低、照明应用领域陆续开发之下,未来10年内,白光LED预期将成为极具潜力的照明商品。

自1993年日本日亚化学成功开发出全球第一个商业化以氮化铟镓(InGaN)为材质的蓝、紫光LED之后,更加速以白光LED作为照明新世代的来临。

日亚化学更在1996年发表InGaN/Y3Al5O12:Ce3+(简称YAG:Ce)荧光粉的单芯片白光LED,自此全球热烈展开白光LED相关技术研发的竞逐。

日亚化学已在2007年内量产发光效率达每瓦150流明的白光LED,该公司同时表示第一阶段将先量产顺向电流20毫安的产品,此项LED发光效率堪称目前全球业界最高纪录。

目前市场上白光LED生产技术主要分为两大主流第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外UV-LED所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长(D ic hromatic)或三波长(Trichromatic)白光,此项技术称之为荧光粉转换白光LED(Phosphor Converted-LED);第二类则为多芯片型白光LED,经由组合两种(或以上)不同色光的LED组合以形成白光,目前市场上白光LED商品以蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍,主要应用于汽车照明与手机面板等领域,以目前白光LED产品市场分析,荧光粉转换白光LED可谓主流。

荧光粉,紫外荧光粉,隐形光变荧光粉,无机荧光粉颜料

荧光粉,紫外荧光粉,隐形光变荧光粉,无机荧光粉颜料

荧光粉,紫外荧光粉,隐形光变荧光粉,无机荧光粉颜料金点塑胶颜料有限公司的紫外隐形荧光粉的化学成份由模糊的硅酸盐、钨酸盐,单一的元素Ba、Sr最后深化到标准的化学式,其化学组成为::YErYbF3 上转化荧光粉,即紫外线激发荧光粉的成分为:化学组成:YErYbF3外观:白色无机粉末晶粒尺寸:30nm激发波长:980nm发光颜色:绿光特性:透光率较高,有较高的耐溶剂、耐酸碱性能金点塑胶颜料有限公司的紫外光变荧光粉产品性能:金点荧光粉分类:无机、有机、长波(365nm)、短波(254nm)发光颜色:红色、紫色、黄绿色、蓝色、绿色、黄色、白色、蓝绿色、橙色、黑色用法用量:建议添加量:0.05%~0.5%,一般为0.05-0.1%毒性与安全性:对皮肤无刺激性,不含对人体有害的物质,符合安全玩具和食品包装标准产品粒径:5-10 um特性:最高承受温度为600amp#176C。

透光率较高,有较高的耐溶剂、耐酸碱性能储存方法:应密封储存于密闭、干燥、阴暗处,避免阳光直射包装:25公斤/桶(可零售一公斤起订)金点无机荧光粉1. 荧光色泽鲜艳,具有良好的遮盖力(可免加不透光剂)。

2. 颗粒细圆球状,易分散,98%的直径约1-10u。

3. 耐热性良好:最高承受温度为600癱,适合各种高温加工之处理。

4. 良好耐溶剂性、抗酸、抗碱、安定性高。

5. 没有色移性,不会污染。

6. 无毒性,加热时不会溢出福尔马林,可用之于玩具和食品容器之着色。

7. 色体不会溢出,在射出机内换模时,可省却清洗手续。

金点荧光粉用于油墨中的使用方法:紫外无色荧光油墨又称隐形无色荧光油墨,它和温变油墨(又称热敏油墨)、光学变色油墨,金属变色油墨,防涂改油墨,镜像变色油墨等共同组成了当前国内防伪油墨。

其中荧光油墨以其技术成熟,质量稳定,品种齐全,印刷方式多样等优点被广泛接受。

在普通光源下该油墨成无色透明或接近白色,印在纸张或塑料薄膜上不显颜色,在紫外光下显出不同颜色,金点公司生产的紫外荧光粉主要有:红色、紫色、黄绿色、蓝色、绿色、黄色、白色、蓝绿色、橙色、黑色等颜色。

荧光粉研究报告

荧光粉研究报告

荧光粉研究报告荧光粉这玩意儿,说起来还挺有趣的。

记得有一次,我在一个老旧的实验室里,看到角落里放着一堆五颜六色的粉末,当时我就好奇,这是啥呀?后来才知道,原来那就是荧光粉。

咱们先来说说啥是荧光粉。

简单来讲,荧光粉就是能在紫外线或者其他特定条件下发出各种漂亮颜色光芒的粉末。

它就像是黑夜中的小精灵,能给我们带来惊喜的视觉效果。

荧光粉的种类那可真是多了去了。

比如说,有硫化锌型荧光粉,这种荧光粉发出的光比较明亮,就像夏日里最耀眼的阳光。

还有稀土类荧光粉,像铕、铽这些元素掺杂进去,发出的光色彩纯正,鲜艳得很。

荧光粉的用途也是相当广泛。

在照明领域,那些节能的荧光灯里面可少不了它。

它能让灯光更亮更节能,晚上看书学习的时候,多亏了有它,眼睛能舒服不少。

还有在显示技术方面,像咱们熟悉的电视机、电脑显示屏,荧光粉在里面发挥着重要作用,让我们能清晰地看到各种精彩的画面。

在安全标识方面,荧光粉更是大显身手。

比如在一些消防通道、紧急出口的标识上,涂上荧光粉,哪怕是在黑暗中,也能让人一下子就找到逃生的方向。

我曾经有一次在一个商场里,突然停电了,整个商场一片漆黑,但是那些涂有荧光粉的安全标识却特别显眼,指引着大家有序地疏散,那时候我就深刻感受到了荧光粉的重要性。

再来说说荧光粉的制作过程。

这可不是一件简单的事儿,需要经过精细的化学合成和严格的工艺控制。

就像烹饪一道美味的菜肴,每一种原料的比例、加入的顺序、温度的控制,都得恰到好处,否则做出来的“菜”可就不好吃啦。

在制作荧光粉的时候,首先得挑选合适的原材料。

这些原材料就像是建筑的基石,质量好不好直接影响到最终产品的性能。

然后,要把这些原材料按照一定的比例混合在一起,放进特制的反应炉里进行反应。

这个过程就像是一场化学反应的舞会,各种分子和原子在里面欢快地跳动,最终形成我们想要的荧光粉。

但是,荧光粉也不是完美无缺的。

有些荧光粉可能存在稳定性不好的问题,用着用着颜色就变了,或者亮度不够了。

荧光粉的分类

荧光粉的分类

荧光粉的分类荧光粉是一种能够在紫外线或电磁辐射的激发下发出可见光的物质。

根据其不同的性质和用途,荧光粉可以分为多个分类。

本文将对不同分类的荧光粉进行介绍。

一、荧光增白剂荧光增白剂是一种常见的荧光粉,其主要作用是在白色物质中增强蓝光的发射,从而提高物体的白度和亮度。

荧光增白剂广泛应用于纸张、塑料、织物等行业,使产品更加白亮。

荧光增白剂的工作原理是通过吸收紫外线,然后重新发射蓝光,使物体看起来更白。

二、荧光颜料荧光颜料是一种具有强烈荧光效果的颜料,能够在黑暗环境中发出明亮的光芒。

荧光颜料广泛用于油漆、涂料、墨水、塑料等产品中,使其在黑暗中更加醒目。

荧光颜料的颜色种类繁多,包括黄色、橙色、红色、绿色、蓝色等。

这些颜色在白天也能显现出明亮的效果。

三、荧光指示剂荧光指示剂是一种能够根据环境中特定物质的存在或变化而发生荧光变化的物质。

荧光指示剂被广泛应用于生物医学、环境监测等领域。

例如,荧光指示剂可以用于检测水中的污染物质,当污染物质存在时,荧光指示剂会发出荧光信号,从而实现对水质的监测。

四、荧光染料荧光染料是一种具有荧光效果的有机化合物,其分子结构中含有能够发光的基团。

荧光染料广泛应用于化妆品、食品、药品等行业中。

例如,荧光染料可以用于糖果中,使其在黑暗中发出明亮的光芒,增加产品的吸引力。

荧光染料还可以用于细胞标记和荧光显微镜观察等生命科学研究中。

五、荧光指纹粉荧光指纹粉是一种用于犯罪现场勘查的工具,能够显现出隐藏在物体表面的指纹。

荧光指纹粉被广泛应用于刑侦部门,提供了重要的犯罪证据。

荧光指纹粉的工作原理是通过增强指纹的对比度,使其在紫外线照射下呈现出明亮的荧光,便于警方进行指纹识别。

六、荧光粉涂层荧光粉涂层是一种将荧光粉作为添加剂加入到涂料中的涂层材料,能够使涂层在黑暗环境中发出荧光。

荧光粉涂层被广泛应用于安全标识、舞台效果等领域。

例如,荧光粉涂层可以用于夜间道路标志,提高夜间驾驶的安全性。

总结:荧光粉根据其不同的性质和用途可以分为荧光增白剂、荧光颜料、荧光指示剂、荧光染料、荧光指纹粉和荧光粉涂层等。

几类常用荧光粉比较

几类常用荧光粉比较

低,很难达光粉具有较宽的可调发射波长,主要应用在对显色指数要求不
高的暖白光照明领域和中低端背光显示领域。 在黄绿光区域,具有较高
的色彩饱和度,能够满足中低端背光显示的要求;同时在橙光区域,在显
色指数要求不高(75 或以下),可以实现暖白光的要求
258 红粉(Sr2Si5N8)的发光亮度较高,且专利问题不突出,但自身的
物理化学稳定性相对于 1113 红粉略差
1113 红粉(CaAlSiN3)具有良好的信赖性,1113 的发射峰中心位于 660nm
的宽带发射,258 的发射峰中心位于 619nm 的宽带发射,1113 结构的荧
光粉更加稳定,性能更加好,高温高湿效果更好。
缺点 发射峰较窄;价格比较昂贵,主要与其需苛刻的烧结合成设备、较高的
氮化物原材料价格以及氮化物荧光粉产品的合格率较低等因素有关
LUAG
优点 具有优良的化学稳定性和热稳定性,光效高,有极好的光衰效果,特别适
合与红粉进行组合搭配,可以满足日益增长的高显色、高亮度白光 LED
的巨大需求,且具有良好的信赖性,完全可以解决硅酸盐绿色荧光粉的
几类常用荧光粉比较
YAG
优点 铝酸盐荧光粉是一种物理化学性质非常稳定的化合物,具有优异的发光
性能和良好的信赖性,亮度高,发射峰宽,同时 YAG 荧光粉的生产工艺
相对固定、易于合成、且原材料价格比较便宜,应用广泛。
缺点 因为激发波段窄,光谱缺乏红光成分,所以在 LED 照明领域中单独使用
YAG 荧光粉存在显色指数偏低的问题,而且半峰宽较宽,色彩饱和度较
亮度衰减和颜色漂移的问题。
缺点 LuAG 荧光粉产品由于其原材料价格比较贵,且工艺较为复杂,所以价格
昂贵

浅谈LED荧光粉

浅谈LED荧光粉

浅谈LED荧光粉一,LED荧光粉的种类YAG铝酸盐荧光粉,优点:亮度高,发射峰宽,成本低,应用广泛,黄粉效果较好缺点:激发波段窄,光谱中缺乏红光的成分,显色指数不高,很难超过85硅酸盐荧光粉优点:激发波段宽,绿粉和橙粉较好缺点:发射峰窄,对湿度较敏感,缺乏好的红粉,不太耐高温,不适合做大功率LED,适合用在小功率LED氮化物荧光粉优点:激发波段宽,温度稳定性好,非常稳定红粉、绿粉较好缺点:制造成本较高,发射峰较窄硫化物荧光粉优点:激发波段宽红粉、绿粉较好,缺点:湿度敏感,制造过程中会产生污染,对人有害,有很强的臭味,会腐蚀支架 (属于淘汰的产品但市场有卖假粉的人为了赚取更多的利润,有可以用这种成份的荧光粉来充当好荧光粉)荧光粉对白光LED光衰的影响实现白光LED的途径有多种,目前使用最为普遍最成熟的一种是通过在蓝光晶片上涂抹一层黄色荧光粉,使蓝光和黄光混合成白光,所以荧光粉的材质对白光LED的衰减影响很大。

市场最主流的荧光粉是YAG钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉,与蓝光LED 芯片相比荧光粉有加速老化白光LED的作用,而且不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同,这与荧光粉的原材料成分关系密切。

选用最好材质的白光荧光粉,使做出的白光LED 相比同行在衰减控制方面有了很大的提高。

二、介绍常用的YAG成份荧光粉的相关知识1.YAG合成工艺比较固相法缺陷:1)合成温度高、反应时间长2)对原料品质要求高3)粉体团聚严重、样硬、需机械破碎、球磨等后处理4)形貌不规则、颗粒流动性差、无法进一步进行包膜等后处理工艺5)难以有效地控制粒径分布控制反应沉淀法1)合成温度低、反应时间短2)合成粉体疏松,无需机械破碎、球磨等后处理工艺3)形貌规则,颗粒呈球形,流动性和稳定性好4)颗粒粒径可控5)容易实现包膜等后处理工艺2.YAG粉体制备流程比较 控制反应沉淀法固相法三、结果与讨论1.YAG荧光粉XRD分析图1不同反应方法制备的YAG荧光粉XRD谱图(a)商用固相法合成 (b)控制反应沉淀法合成2.控制反应沉淀法制备YAG前驱体颗粒生长机制及SEM分析前驱体颗粒生长机制前驱体SEM分析图2 颗粒在反应器平均停留时间6h,连续通料(a)10h,(b)15h,(c)20h前驱体颗粒生长形貌图 YAG形貌SEM图图3 不同合成方法制备的YAG粉体的形貌(a)控制反应沉淀法合成 (b)商用固相法合成3.YAG粉体荧光发射光谱分析图4 YAG发射光谱图结论1.采用控制反应沉淀法在1200℃成功地制备了由许多大小约1mm的一次粒子紧密团聚而成宏观粒径为9mm左右的球形纯相Y2.94Al5O12:Ce0.06黄色荧光粉,合成温度比传统的高温固相法降低了约300℃2.在控制反应沉淀制备球形YAG粉体的过程中,微细粒子的团聚是前驱体颗粒长大的主要方式,连续通料反应20h后,前驱体颗粒球形化程度较好,粒径分布在9mm,因此通过控制反应器内的流体运动状态及连续通料时间能够较好的控制前驱体颗粒形貌及粒径大小,并可以通过优化工艺合成粒径更小的YAG荧光粉。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

全面解析:现阶段白光LED荧光粉技术∙LED照明商用化的快速发展,预计将会加大白光LED荧光粉的市场需求,在各界持续投入荧光粉的研发能量之下,目前已发展出的三大主流白光LED荧光粉,将可望因应不同应用,满足对于性能的多样性与严苛度的要求。

为控制全球温室气体排放,节约地球有限的能源资源,近年来各国制定能源政策同时,无不竞相提出“节能减碳”计划,其中白炽灯已为澳洲、欧盟以及美国加州等陆续宣布淘汰的照明设施。

发光二极管(LED)具有发热量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、以及体积小等优点,目前全球白光LED照明产业持续蓬勃发展,尤其在手机面板背光源、照明以及汽车产业的应用更有无穷潜力。

近年来,国内外多家面板厂商已将白光LED导入作为笔记本电脑液晶显示器背光源,取代使用汞的传统冷阴极荧光灯管。

从解决环保及能源问题观点而言,白炽灯泡向来存在低能源效率与发热问题;至于含汞荧光灯,则存在汞污染的缺点,为此LED照明无疑将成为全球照明大厂全力以赴的目标。

虽然白光LED使用于民生照明还存在诸多问题亟待解决,然可预见的将来,在制造成本逐渐降低、照明应用领域陆续开发之下,未来10年内,白光LED预期将成为极具潜力的照明商品。

自1993年日本日亚化学成功开发出全球第一个商业化以氮化铟镓(InGaN)为材质的蓝、紫光LED之后,更加速以白光LED作为照明新世代的来临。

日亚化学更在1996年发表InGaN/Y3Al5O12:Ce3+(简称YAG:Ce)荧光粉的单芯片白光LED,自此全球热烈展开白光LED相关技术研发的竞逐。

日亚化学已在2007年内量产发光效率达每瓦150流明的白光LED,该公司同时表示第一阶段将先量产顺向电流20毫安的产品,此项LED发光效率堪称目前全球业界最高纪录。

目前市场上白光LED生产技术主要分为两大主流第一为利用荧光粉将蓝光LED或紫外UV-LED所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长(D ic hromatic)或三波长(Trichromatic)白光,此项技术称之为荧光粉转换白光LED(Phosphor Converted-LED);第二类则为多芯片型白光LED,经由组合两种(或以上)不同色光的LED组合以形成白光,目前市场上白光LED商品以蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉最为普遍,主要应用于汽车照明与手机面板等领域,以目前白光LED产品市场分析,荧光粉转换白光LED可谓主流。

下图1简要归纳并比较多种白光LED构装原理和优劣点,其中(a)型构装方式、演色性最佳,但成本最高,尚未能普及;构装方式(b)则具有技术最成熟且成本低廉之优势,但色偏、演色性不佳,须以适当红、黄光荧光粉加以改善,此外,最严重者为日亚化学专利限制难以规避;而构装方式(c)与(d)两者所制作的白光LED演色性俱佳、色偏小、成本低且专利局限较不严重,因此未来深具发展潜力。

图1利用发光二极管产生白光的原理与优劣点三大主流白光LED荧光粉性能各有千秋自从1996年日亚化学发表InGaN/Y3Al5O12:Ce3+(简称YAG:Ce)荧光粉的单芯片白光LED,荧光粉转换白光LED技术随之成为市场主流。

荧光粉的发展则由较不安定的硫化物与卤化物,演变至化学与高温安定性较佳的铝酸盐(Aluminate)、硅酸盐(Silicate)、氮化物(Nitride)以及氮氧化物(Oxynitride)荧光材料,近期则以氮化物(Nitride)以及氮氧化物(Oxy-nitride)最为热门(表1)。

据了解,现在业界公认效率最佳产生白光的组合仍是日亚化学利用蓝光LED芯片搭配YAG:Ce黄光荧光粉,此外,欧司朗光电半导体(Osram Opto S emi conductors)所发展的黄光荧光粉TAG表现则较为逊色;另外,利用蓝光LED 芯片搭配绿色与红色的硫化物或氧化物荧光粉亦是另一种可行的选项(图1构装型式(c))。

一般业界所公认可提供白光LED使用的优质荧光粉须同时具备对LED芯片发射波长具强烈吸收与高度光→光转换效率;物理化学性质安定且无毒性,抗氧化、抗潮、不与封装树脂、芯片与金属导线产生作用;优良温度荧光淬灭特性(至少120℃以上);搭配LED的发光特性(发射波长与色度);以及粒径适中且分布范围窄、分散性良好,若过粗或过细会导致光效差等条件。

表2归纳频宽、量子效率、热安定性、化学安定性以及发光波长是否可调变等特性,比较目前市场上业界最为关注的三大类热门荧光粉的性能。

石榴石型氧化物荧光粉日本的日亚化学所揭露的专利对石榴石型氧化物荧光粉化学组成涵盖甚广,尤其在钇铝石榴石黄光荧光粉成分Y3Al5O12:Ce3+进行系统化调整,其中将Y3+以Tb3+或Gd3+加以置换或将其中Al3+以Ga3+加以置换而衍生为多系列(Y,Gd,Sm)3 (Al,Ga)5O12:Ce3+可以搭配不同蓝光波长(440~480纳米)芯片的黄橙光荧光粉。

此外为改善利用YAG:Ce系列荧光粉所制作白光LED之演色性无法与传统白光光源比较之缺失,或者色温须要调变,必要时可在荧光粉的配方中加入表1中所列举红光荧光粉,才能加以有效改善。

另一方面,Philips-Lumileds曾经采用460纳米蓝光LED搭配绿光SrGa2S4:Eu2+与红光SrS:Eu2+荧光粉,制作演色系数(Ra)82~87,且色温为3,000~6,000K 之白光LED,此为图1中构装方式(c)之实施例。

近年来,由于近紫外(390~410纳米)与紫外光(365~385纳米)LED芯片的技术逐渐成熟,并顺利量产,以图1中构装方式(d)制作白光LED已经逐渐成熟。

尤其全球光电大厂如德国欧司朗光电、日本日亚化学与丰田合成(Toyada-Gosei)、美国Philips-Lumileds与Cree等多家公司无不积极投入。

值得注意的是美国Cree已生产出50毫瓦的385~405纳米紫外光LED;日亚已量产365、375与385纳米波长LED与其生产白光LED 的Ra值已≧90,具有高效率、高Ra值与多重色温的白光LED照明时代已指日可期。

硅酸盐荧光粉硅酸盐荧光粉的发展源自1940年代初期美国通用(GE)的Zn2SiO4:Mn2+,历经(Sr, Ba,Mg)3Si2O7:Pb2+(1949)、BaSi2O5:Pb2+ (1960)、Sr4Si3O8Cl4:Eu2+(1967)、BaSi2O5:Pb2+(1960)等多种材料的发展,至1998年(Ba,Si)2SiO4:Eu2+的发现之后,硅酸盐荧光粉在白光LED的应用进展神速,如今已有多种可用于白光LED的材料,表3列举并比较常见的硅酸盐荧光粉的光谱特性。

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。

在荧光粉转换白光LED的制作上,硅酸盐为另一种重要新选择,因该材料具有对紫外、近紫外、蓝光具有显著的吸收;在所有黄光荧光体中,具有最高辉度值;输出量子效率高于90%,并仍有改善空间;量产制备成本低廉;在紫外LED应用时,具有高温度稳定性(至少120℃以上);具有具物理(如高强辐射)与化学稳定性,抗氧化、抗潮、不与封装树脂作用;以及可搭配紫外/蓝光芯片,可供制作各种色温的白光LED的条件。

图2(a)与(b)分别显示具有高度弹性激发频宽的硅酸盐荧光粉激发光谱和Sr2+掺杂量对(Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体发光波长的效应。

上述光谱学特性显示(Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+荧光粉之独特性,也说明为何硅酸盐荧光粉成为目前业界制作白光LED的热门材料之一。

∙图2(a)有弹性激发频宽的硅酸盐荧光粉激发光谱、(b) Sr2+掺杂量对(Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐荧光体发光波长之效应。

荧光粉的热消光(Thermal Quenching Of Luminescence)或温度安定性素来为散热问题所困扰的高功率白光LED所重视的,图3显示德国公司Litec的Roth 博士针对(Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐与YAG:Ce荧光粉热消光特性的比较,研究结果显示两种荧光粉的热安定性不分轩轾,但在120℃以上时,硅酸盐之热消光较为明显,此项特性值得注意。

∙图3 (Ba1-XSrX)2SiO4:Eu2+硅酸盐与YAG:Ce荧光粉热消光特性之比较氮化物与氮氧化物荧光粉1980年代,金属氮(氧)化物早期多作为结构或功能性陶瓷使用,其在白光LED的应用直至近几年才开始被注意,目前全世界氮化物与氮氧化物荧光粉的领先者主要为荷兰Technical University of Eindhoven、日本National Inst itu te 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,虽然氮化物或氮氧化物荧光粉的制程通常需要高温、高压的条件,但本项荧光粉由于具有诸多特点得以展现在白光LED应用的潜力,包括多样化的晶体结构与化学组成,发光波长可调变;相当物理与化学稳定特性;可供紫外、近紫外或蓝光激发;荧光发射光谱具有极大的波长红位移;极小的温度荧光淬灭效应(至少>120℃);具有高度共价性键结(窄能隙),呈现强烈电子云扩散效应与晶场分裂效应;以及具有高度凝聚阴离子网状晶体结构,减弱温度对荧光淬灭效应等。

由于LED照明组件要求高演色性与安定性,氮化物与氮氧化物较氧化物拥有共价结构所衍生较强的电子云扩散(Nephelauxetic)效应,因而此种系列的白光LED用荧光粉逐渐被重视。

德国欧司朗光电半导体早在1999年于欧盟欧洲专利办公室(European Patent O ff ice)提出申请红黄光(Ca,Sr,Ba)xSiyNz:Eu氮化物荧光粉相关专利,其中可应用于蓝光与紫外光LED的SrzSi5N8:Eu与SrSi7N10:Eu均属之。

日本国际化学材料协会(National Institute for Materials Science, NIMS)于2001年提出申请能产生多光色的Cax(Eu, Tb,Yb,Er)y(Si,Al)12(O,N)16、高发光效率的氮氧化物荧光粉专利,此种材料涵盖掺杂各种稀土离子(如Eu2+、Ce3+、Dy3+、Eu3+与Mn2+)的橘黄光Ca-α-SiAlON以及绿光MSi2N2O2:Eu2+等荧光材料除了目前较热门氮化物CaAlSiN3与氮氧化物SrSi2O2N2:之外,最近日本三菱化学公司多位研究人员建议以橘光(Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+氮化物可以搭配绿光CaSc2O4:Ce3+或Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce3+作为一般照明使用;而该公司所研发新颖绿光氮氧化物Ba3Si6O12N2:Eu可取代CaSc2O4:Ce3+氧化物并与搭配橘光CaAlSiN3:Eu2+氮硅化物,以应用于液晶面板背光源,上述建议的原理系以高亮度和高演色性作为照明与显示最大的区别。

相关文档
最新文档