白光 LED 的開(kāi)發(fā)

對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開(kāi)發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。

現(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過(guò)改變 YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K 的各色白光。

白光LED的種類及發(fā)光原理解析

表一列出了目前白色LED的種類及其發(fā)光原理。目前已商品化的第一種產(chǎn)品為藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發(fā)光效率約為25流明/瓦，YAG多為日本日亞公司的進(jìn)口，價(jià)格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工亦開(kāi)發(fā)出以 ZnSe為材料的白光LED，不過(guò)發(fā)光效率較差。

從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開(kāi)四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍(lán)粉和石榴石結(jié)構(gòu)的黃色粉，在未來(lái)較被看好的是三波長(zhǎng)光，即以無(wú)機(jī)紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光，預(yù)計(jì)三波長(zhǎng)白光LED今年有商品化的機(jī)機(jī)會(huì)。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩(wěn)定性要求也高，具體應(yīng)用方面還在探索之中。

芯片數(shù)激發(fā)源發(fā)光材料發(fā)光原理

1藍(lán)色 LEDInGaN/YAGInGaN的藍(lán)光與YAG的黃光混合成白光

藍(lán)色 LEDInGaN/熒光粉InGaN的藍(lán)光激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光

藍(lán)色 LEDZnSe由薄膜層發(fā)出的藍(lán)光和在基板上激發(fā)出的黃光混色成白光

紫外 LEDInGaN/熒光粉InGaN的紫外激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光

2藍(lán)色 LEDInGaN、GaP將具有補(bǔ)色關(guān)系的兩種芯片封裝在一起，構(gòu)成白色LED

黃綠 LED

3藍(lán)色 LEDInGaN

AlInGaP將發(fā)三原色的三種小片封裝在一起，構(gòu)成白色LED

綠色 LED

紅色 LED

多個(gè)多種光色的 LEDInGaN、GaP將遍布可見(jiàn)光區(qū)的多種光芯片封裝在一起，構(gòu)成白色LED

AlInGaP

采用LED光源進(jìn)行照明，首先取代耗電的白熾燈，然后逐步向整個(gè)照明市場(chǎng)進(jìn)軍，將會(huì)節(jié)約大量的電能。近期，白色 LED 已達(dá)到單顆用電超過(guò)1瓦，光輸出25流明，也增大了它的實(shí)用性。

業(yè)界概況

在LED業(yè)者中，日亞化學(xué)是最早運(yùn)用上述技術(shù)工藝研發(fā)出不同波長(zhǎng)的高亮度LED，以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光（LaserDiode ；LD），是業(yè)界握有藍(lán)光LED專利權(quán)的重量級(jí)業(yè)者。在日亞化學(xué)取得蘭色LED生產(chǎn)及電極構(gòu)造等眾多基本專利后，堅(jiān)持不對(duì)外提供授權(quán)，僅采自行生產(chǎn)策略，意圖獨(dú)占市場(chǎng)，使得藍(lán)光LED價(jià)格高昂。但其他已具備生產(chǎn)能力的業(yè)者相當(dāng)不以為然，部分日系LED業(yè)者認(rèn)為，日亞化工的策略，將使日本在藍(lán)光及白光LED競(jìng)爭(zhēng)中，逐步被歐美及其他國(guó)家的LED業(yè)者搶得先機(jī)，屆時(shí)將對(duì)整體日本LED產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重傷害。因此許多業(yè)者便千方百計(jì)進(jìn)行藍(lán)光LED的研發(fā)生產(chǎn)。目前除日亞化學(xué)和住友電工外，還有豐田合成、羅沐、東芝和夏普，美商Cree，全球3大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及HP、Siemens、Research 、EMCORE等都投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化方面起到了積極的促進(jìn)作用。