近年來,在照明領域最引人關注的事件就是LED照明行業(yè)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,突破了制造藍光LED的關鍵技術,并由此開發(fā)出以熒光材料覆蓋藍光LED產生白光光源的技術。半導體照明具有綠色環(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世紀綠色光源。美國、日本及歐洲均注入大量人力和財力,設立專門的機構推動半導體照明技術的發(fā)展。
LED實現白光有多種方式,而開發(fā)較早、已實現產業(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷熒光粉而實現白光發(fā)射。LED采用熒光粉實現白光主要有三種方法,但它們并沒有完全成熟,因此嚴重地影響白光LED在照明領域的應用。下面將具體介紹:第一種方法是在藍色LED芯片上涂敷能被藍光激發(fā)的$熒光粉,芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)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(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。
第二種方法是藍色LED芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉,通過芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復合得到白光,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。
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、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,取得了較好的經濟效益。
其次,LED的發(fā)光波長現在還很難精確控制,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,但由于其特殊的優(yōu)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(fā)。