白光LED光源照明具有綠色環(huán)保、壽命超長、節(jié)能、體積小、重量輕、回應(yīng)快、工作電壓低及安全性好的特點(diǎn),因此被稱為繼白熾燈、日光燈和節(jié)能燈之后的21世紀(jì)綠色照明光源。讓LED發(fā)出白光是有多種方式的,目前廣泛應(yīng)用并已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方式是在LED芯片上涂敷螢光粉而實(shí)現(xiàn)發(fā)射白光。 由于LED采用螢光粉實(shí)現(xiàn)白光的三種方法,在技術(shù)上并沒有完全成熟,所以嚴(yán)重地限制了白光LED在照明領(lǐng)域的普及應(yīng)用。
第一種方案是由全球最大LED廠日本的日亞化公司(Nichia)所壟斷的,即在藍(lán)色LED芯片上涂敷能被藍(lán)光激發(fā)的黃色螢光粉,原理是通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與螢光粉發(fā)出的黃光互補(bǔ)形成白光。不過,這種方案的一個(gè)原理性的缺點(diǎn)就是該螢光體中Ce3+離子的發(fā)射光譜不具連續(xù)光譜特性,因此,顯色性較差、發(fā)光效率不夠高,難以滿足低色溫照明的需求,要想解決這個(gè)問題必須通過開發(fā)新型的高效螢光粉來改善。
第二種方案是在藍(lán)色LED芯片上涂覆綠色和紅色螢光粉,其原理是通過芯片發(fā)出的藍(lán)光與螢光粉發(fā)出的綠光和紅光復(fù)合得到白光,這樣顯色性就比較好。缺點(diǎn)就是這個(gè)方案所用的螢光粉有效轉(zhuǎn)換效率低,只有提高紅色螢光粉的效率才能得到改善。
第三種方案是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多種顏色的螢光粉,其原理是利用該芯片發(fā)射的長波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm-410nm)來激發(fā)螢光粉而實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射,這種方案的顯色性比前兩種方案都要好,但是所用的螢光粉有效轉(zhuǎn)換效率也較低,并且紅色和綠色螢光粉一般為硫化物體系,所以這類螢光粉發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大。只有開發(fā)出更高效的、低光衰的LED專用螢光粉才能取得較高的轉(zhuǎn)換效率。
儘管以上三種方案實(shí)現(xiàn)白光LED都有一些問題或缺點(diǎn),但是采用螢光粉來制作彩色LED卻有不少優(yōu)點(diǎn),原因如下:
一、雖然不使用螢光粉,也能研制出各種不同顏色的彩色LED,但是這些不同顏色LED的發(fā)光效率相差很大。而采用螢光粉就可以利用某些波段LED發(fā)光效率高的優(yōu)點(diǎn)來制備其他波段的LED,以提高該波段的發(fā)光效率。目前,已經(jīng)有廠商研制出高效螢光粉,改進(jìn)了有些綠光LED廣泛應(yīng)用于手機(jī)背光源,取得了十分不錯(cuò)的效果和經(jīng)濟(jì)效益。
二、由于LED的發(fā)光波長現(xiàn)在還很難精確控制,因而會(huì)造成有些波長的LED得不到應(yīng)用而出現(xiàn)浪費(fèi),而采用螢光粉可以將這些所謂的"廢品"轉(zhuǎn)化成我們所需要的顏色而得到利用。
三、采用螢光粉方案可以使一些LED的光色變得更加柔和或鮮艷,以達(dá)到適應(yīng)不同需求的目的。其中,螢光粉在白光LED領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。再加上螢光粉其自身特殊的優(yōu)點(diǎn),所以在彩色LED中也能應(yīng)用螢光粉達(dá)到既定的需求。
展望未來,螢光粉在白光LED和彩色LED上的應(yīng)用僅僅是剛剛起步,許多技術(shù)還需要改進(jìn)與更新,相信在科技工作者的深入研究和開發(fā)后,LED會(huì)在螢光粉的幫助下大放異彩。