白色发光二极管用荧光粉研究进展(1)

白色发光二极管用荧光粉研究进展(1)

——蓝光或近紫外光发射半导体芯片激发的荧光粉

摘要:综述了半导体白色发光二极管(wLED) 用荧光粉的研究进展。主要从蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发的角度分别介绍了红粉、绿粉、黄粉、蓝粉以及单基质白色荧光粉的研究概况，对性能较好的荧光粉作了重点推介，同时也综述了WLED器件的最新进展。指出了目前该领域存在的问题并对其发展趋势作了简要展望。

关键词:白光LED;固态发光;荧光粉;综述

一、引言：

半导体白色发光二极管是近十多年发展起来的一种新型固态照明器件。与传统的白炽灯、荧光灯和紧凑型节能灯相比，WLED具有效率高、寿命长、体积小、响应快速、无污染、节能等优点，被称为“第四代照明光源”。各国纷纷投人巨资研究，发展产业。

按产生白光的途径，WLED可分为下面3类:① 荧光转换型在低压直流电(一3V)的激发下，半导体芯片发射蓝光(一460nm)或近紫外光(一395nm)，激发涂布在它上面的荧光粉发出更长波长的可见光，并组成白光;②多芯片组合型:多个半导体芯片分别发射红、绿、蓝光，并组合成白光;③单芯片多量子阱型:同一半导体芯片发射多种颜色的可见光并组合成白光。目前和今后一段时期，pc一WLED都是市场上占主导地位的产品。

二、适用于蓝光发射半导体芯片激发的荧光粉

2.1 黄粉

蓝光 与 黄 光组合能够形成自光，因此能被蓝光激发而发射黄光的荧光粉(简称黄粉，以下同)有着简单、实用的优势。目前商业用黄粉主要是YAG:Ce通常以高温固相法在还原气氛中16以)℃下烧结制得，样品在芯片-460mn光激发下发射中心位于约一540 nm的宽带黄绿光。这种方法得到的白光缺乏红区发射，因此显色指数(Colorrenderingindex，CRI)偏低。通过掺杂其它稀土离子可以改善红区发射。研究表明{ 一，):Y3A15o，2:ce，十中以仆， 或Gd十取代Y， 时，发射红移;掺杂量增加，发射强度减弱。Pan等[ 1观察到ce，十的掺杂量在1%一巧%之间增加时，发射红移的现象。也可以通过掺杂红光发射中心，如Eu， ，P尸 ，5时 等产生红光发射。这些方法都能有效地改善显色指数。Jang等困研究表明，当掺杂0.8的仆3 时，Y3AISO。::Ce，十一与InGaN芯片组装成的wLED，其显色指数由71提高到80;而共掺杂Pr， 时，cRI则达到83。只是采用这两种方法时其光效均出现了不同程度的降低。同时研究也发现当共掺杂Ga， (取代AI，+)时，发射蓝移。不同量的(;。1， 或ca， 共掺Y3A15o12:ce， 时，随着Gd， 掺杂量的减小和Ga， 掺杂量的增加，发射波长峰值由558nm蓝移flJ5lonm孰 除了 Y Ac :Ce， 体系外，人们开发了一些新的蓝光激发黄粉，如原硅酸盐体系19一 “1、氮氧化物体系「”一”}、氮化物体系乞 SJ、正硅酸盐体系: ，一 64等。只u玉等〔 5一 61研究了Sr，5105:Eu“ 体系的发光。样品在蓝光激发下发射570nm黄光，与InGaN蓝光芯片制成WLED，光效20一321而w，色坐标(0.37，032)，但显色指数却只有64，原因是缺少绿色与红色发射。经过共掺杂BaZ+后，样品发射峰红移至585nm。这两种荧光粉与InGaN芯片组合得到的WLED显色指数达85，色温(colorcorelatingtemperature，ccT)2500一500K，是一种优良的暖白色光。氮氧化物体系是另一类优良的黄色发光体。Xie等豪”一”}经过多次改进后， 5 aZ+04+，:EuZ ，其发射光大大增强。当义值由0增加到2时，样品发射强度增加了一倍〔SIA10N是一种新的绿光发射材料基质。siAloN:YbZ+在445 nm光激发下发射549rl，，1绿光2，;p一SIAION:EuZ 在450。rl、，{}夕状激发下发射535，lrl，绿光26 ，如1划3所示。相比sr(;aZs、体系而言，该样品在潮湿的环境下稳定性更高，只是合成条件比较苛刻。另外，对YAc:ce3十掺杂c扩 、，2510、:Eu， 体系掺BaZ 、Mg， 亦可得到绿光发射〕10 00 0 。\、J习币发现在蓝光激发下，Li一。一SIA10N:E了 中调整AI/51与。/N以及EuZ+浓度，发射峰

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