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荧光粉在LED灯中的作用
话说在1990年代由日本日亚化学研发出蓝光LED激发荧光粉生成白光的技术,这是LED灯由景观应用到照明应用的关键技术突破,也成就了日本日亚在这一领域的领先地位与经济利益。荧光粉是何方神圣,有什么法力,看官请接着往下看。其实荧光粉早已有之,日光灯大家已经使用很多年了吧,日光灯的发光原理就是利用气体汞等离子体发出紫外线,紫外线照射荧光粉后转化成可见的白光,其发光效率大大高于之前的白炽灯,从而风靡世界,迅速得到普及。与LED有关的技术方案主要是下面三种——(A)蓝色LED芯片上涂抹(YAG)黄色荧光粉在蓝色LED芯片上涂抹能被蓝光激发的(YAG)黄色荧光粉,芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。该技术被日本Nichia公司垄断,而且这种方案的一个原理性的缺点是该荧光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性,显色性较差,尤其在低色温的暖白光照明时表现明显,同时这种荧光粉的转化效率与日光灯所用的紫外线荧光粉(参见下面C方案)还有明显差距。(B)蓝色LED芯片上涂抹绿色和红色荧光粉蓝色LED芯片上涂抹绿色和红色荧光粉,通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光,显色性较好。但这种方法所用荧光粉有效转换效率同样较低,尤其是红色荧光粉的效率还需要较大幅度的提高。(C)紫外光LED芯片上涂抹三基色或多种颜色的荧光粉紫外光LED芯片上涂抹三基色或多种颜色的荧光粉,利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)来激发荧光粉而实现白光发射,该方法显色性更好,但目前转换效率较高的红色和绿色荧光粉多为硫化物,这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大,这也是日光灯寿命较短的原因之一。由上述可知,荧光粉在LED灯的发光效率显色指数及使用寿命(减少光衰) 等方面发挥着重要作用,因此荧光粉的研发在整个LED灯技术研发中占有非常高的地位,用现在流行的话来说就是那是相当的高。附:目前荧光粉的几个技术研发方向(一)红光荧光粉红光LED的成本比蓝光LED绿光LED更低,效率更高,如果用红光激发荧光粉得到白光不就更便宜发光效率更高吗,可惜目前还没有技术突破,可以说是“一直在研究,从来没成功”。(二)紫外荧光粉延长荧光粉的稳定性实现减少光衰,最终实现LED灯的长寿命,这还在实验室里努力中,暂时没突破,而且还需要与紫外线LED芯片配合,不过这方面已经有所突破,参见《紫外线消毒LED灯》http://www.99led.net/newsShow.asp?i=315。(三)延时荧光粉延长荧光粉的发光时间就可以把LED芯片不连续的发光转化成连续的发光,从而实现交流LED灯无频闪,参见《交流LED灯是一场革命?》http://www.99led.net/newsShow.asp?i=534。