白光LED荧光粉课件.ppt

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1、1,白光LED荧光粉,2,实现白光的方式,紫外+三基色白光LED结构图,蓝+黄白光LED结构,三芯片-三基色白光LED结构,3,荧光粉的作用,吸收外部光子的能量,释放出另外波段的光子,光子,光是由光子构成的,光子是具有特定能量的,常见的光都是混色光,含有许多种不同的光子,由于能量守恒,释放的光子能量低于吸收的光子,波长变长,4,白光LED用荧光粉的特殊要求在蓝光、长波紫外光激发下，荧光粉产生高效的可见光发射，其发射光谱满足白光要求，光能转换率高，流明效率高。荧光粉的激发光谱应与LED芯片的蓝光或紫外光发射光谱相匹配。荧光粉的发光应具备优良的温度猝灭特性。荧光粉的物理、化学性能稳定，抗潮，不与封

2、装材料、半导体芯片等发生作用。荧光粉耐紫外光子长期轰击，性能稳定。荧光粉的颗粒细，8um以下。可按照这些基本要求选择已有和研发新的荧光粉。,5,荧光粉种类,1.YAG萤光粉 YAG萤光粉（Y,Gd）3Al5O12：Ce；钇铝石榴石结构比较复杂，2.硅酸盐荧光粉 以Sr2SiO4或Ba2SiO4为母体对Sr或Ba进行P、Al、B或Ge的取代3.氮化物荧光粉,6,YAG,1996年日本日亚公司首先研制出发黄光的钇铝石榴石（YAG）荧光粉，化学式为Y3Al5O12：Ce3+，此荧光粉的激发光谱450470nm的蓝光，发射光谱550560nm的黄光，色温为4000K8000K，可制得高亮度白光LED，

3、具有成本低、效率高的特点，YAG:Ce的主要缺点由于缺少红光成分，制得的LED显色指数偏低，偏冷白光。,7,YAG的主要研究方向,北京大学通过对YAG基质掺杂Sb和Bi，形成以能量传递为机理的共激活，使荧光粉的发光性能得到很大提高，而且发射光的波长没有改变。,基质掺杂,稀土离子掺杂,稀土离子浓度,刘如熹通过掺杂其它稀土离子改善YAG荧光粉的红区发射，他们用Tb3+或Gd3+部分取代Ce3+，发射光谱产生红移，但随着掺杂量得增加，荧光粉的发射强度会减弱。,Pan等人观察到Ce3+的掺杂量在1%15%之间增加时，发生红移的现象。也可以通过掺杂红光发射中心，如Eu3+，Pr3+，Sm3+等产生红光发

4、射。这些方法都能有效地改善显色指数。,8,硅酸盐,在荧光粉转换LED的制作上，硅酸盐系列为另一种重要的选择方向。该材料对紫外、近紫外、蓝光光谱范围具有显著的吸收，并且在所有黄色荧光体中，硅酸盐系列具有最高的辉度值，输出量子效率高于90%，并仍有改善的空间；在紫外LED激发时，具有高温度稳定性（至少120以上），可制作各种色温的白光LED；另外，它的物理和化学性质较稳定，抗氧化、抗潮、不与封装树脂作用。日本的“21 世纪照明”计划就将这类近紫外激发的荧光材料作为白光 LED荧光粉的研究重点。,9,氮化物、氮氧化物,氮化物/氮氧化物作为一种新型的LED荧光粉，其激发光谱范围涵盖了紫外、近紫外以及蓝

5、光波段，而且其发光范围覆盖了整个可见光范围。同时由于其热稳定性，化学稳定性好，发光效率高，且材料本身无污染。所以作为白光LED用荧光粉非常适合。,10,已有如下公司提出氮化物荧光粉的专利申请,1. NICHIA 专利号 ：03800454.2 申请日期 ：2003.3.20 中国法律状态：2004.12.15进入实际审查阶段，还未授权。 专利状况 ：已经申请PCT，公布号：WO2003/080764（ 要求2002.3.22到2002.11.29之间共9分日本专利的优先权）,公布日：2003.10.2。该专利权利要求有110项，共有353页，写的非常详细全面。,11,2、日本国家材料科学研究院

6、专利名称： 稀土激发的氮氧化物和硅铝氧氮荧光粉。 专利号： US 6632379 申请日期： 2002.6.6 美国法律状态：已授权化学式(Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16,其中M=Eu,Tb,Er. 专利状况：要求了2001.6.7的日本专利（2001-171831）2002.5.23的日本专利（2002-149022）的优先权。,12,3、LUMILEDS 专利名称：使用荧光粉转换的发光装置 专利号： US6717353 申请日期： 2002.10.14 美国法律状态：已授权化学式： Sr-SiON:Eu 专利状况：此专利内容揭露了包含此类荧光粉的白光LED封装专利,13,4

7、、OSRAM 专利名称：包括至少一个以LED为发光光源的照明单元 专利号： US 6670748 申请日期：2002.7.26 美国专利法律状态：已经授权 化学式MsixNy, MsiAlON,M=Ba,Ca,S r,La,Lu,Gd,Y 专利状况：此专利要求德国专利（10147040）2001.9.25优先权，从专利内容上看，同时包括氮化物和氮氧化物类荧光粉。,14,氮化物类荧光粉的研究和专利申请最早的是日本国家材料研究所(2001.6.7)，因为是白光LED用荧光粉新的形式，所以NICHIA、OSRAM、LUMILEDS纷纷投入研究，就现状而言，研究成果是NICHIA领先，其氮化物荧光粉PCT专利文件的权利要求书多达110项，涵盖面很宽。鉴于NICHIA超强的科研实力（蓝光晶片最早，YAG荧光粉最早，现在氮化物荧光粉研究也处于领先地位）,15,Thank you！,