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全面解析:现阶段白光LED荧光粉技术

2010-11-08 15:33
逆光飞舞
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        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(Dichromatic)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。

利用发光二极管产生白光的原理与优劣点 

图1 利用发光二极管产生白光的原理与优劣点

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