3) 在一个芯片中利用多个活性层使LED 芯片直接发出白光,此为多量子阱法。
以上三种方法中,目前应用最多的是荧光粉转换法,此法具有制备方法简单、成本低廉、容易实现产业化生产等优点。
目前,用荧光粉转换法实现LED白光的途径主要有三种:
① 蓝光LED与黄色荧光粉组合实现白光。这种方法具有电路简单、光效高等优点;但因其激发光谱中缺少红光,器件的显色性较差。
② 蓝光LED与绿色荧光粉和红色荧光粉组合实现白光。这种方法弥补了白光光谱中缺失的绿光与红光部分,这样一来,器件便会具有较低的色温和较高的显色性。
③ 紫外光LED和红、绿、蓝三基色的荧光粉组合实现白光。这种方法主要是依靠紫外光激发荧光粉发出红、绿、蓝三基色,组合实现白光(紫外光并不参与组合),理论上可以随意按照比例调控显色及色温,性能稳定;但这种方法易有紫外光辐射,对人体造成一定的伤害。
从荧光粉转换法实现LED白光的三种途径可以看出,荧光粉作为实现白光LED的一种不可或缺的原料,其重要性不言而喻。因此,对于荧光粉的性能要有一定的要求,一般来说,荧光粉应符合下列条件[3]:
(1)荧光粉能被LED芯片发出的光(紫外或蓝光)有效激发。
(2)在激发光激发下,荧光粉具有较高的光效。
(3)荧光粉具有较优异的温度特性。
(5)荧光粉耐紫外辐射,性能稳定。
(6)荧光粉具有优良的粉体表面形貌。
目前,国内外对于黄色和绿色荧光粉的研究及其封装技术已经很成熟,而红色荧光粉的稳定性和发光效率不高。现在工业上使用的红色荧光粉主要是硫化物荧光粉和氮化物/氮氧化物荧光粉这两大体系,其中硫化物的发光效率较低、稳定性差;氮化物虽然没有这两个缺点,但是因其材料本身具有熔点高、惰性强的特点,造成其制备成本偏高。因此,开发出一种兼顾性能稳定和成本低廉的氮化物红色荧光粉便成为了目前研究的当务之急。
2 白光LED用荧光粉
白光LED的性能与所用荧光粉的性能有密切的联系,荧光粉决定了合成白光的相关色温、色坐标以及显示指数等参数[4]。根据荧光粉体系的不同,白光LED荧光粉可以分为铝酸盐体系、硅酸盐体系、硫化物体系、氮化物/氮氧化物体系等体系的荧光粉[1-6]。其中①铝酸盐体系的荧光粉具有亮度高、发射峰宽、成本低等优点,目前应用较为广泛。然而其缺点也很明显,铝酸盐体系的荧光粉在激发光的激发下光谱范围较窄。②硅酸盐体系的荧光粉具有吸收光谱宽、化学稳定性高、发射光谱范围广和成本低等优点。用稀土离子激发该体系的荧光粉可以实现多种颜色色光(蓝光至橙光)的发射,但因其不耐高温且对湿度比较敏感,硅酸盐体系的荧光粉不适合应用于大功率白光LED。③硫化物体系的荧光粉具有发光颜色多样、激发波段宽、光效高等优点,目前主要应用于阴极射线和电致发光。但是该体系的荧光粉对湿度较为敏感,在潮湿环境下容易受潮水解,化学稳定性差,光衰较大;且在制备的过程中也存在较大的污染,治污成本较高。④氮化物/氮氧化物早期并未被应用于实现白光LED中,多作为结构或功能性陶瓷使用,直到近些年人们才开始注意其在白光LED中的作用。被稀土离子激活的该体系的发光材料具有激发波段宽、发射颜色多样、热稳定性和化学稳定性好、无污染等优点,目前已成为国内外研究的热点。文献综述