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作者：蘇宇 由于具有體積小、成本低、控制回路設計簡單，藍光芯片+YAG鋁酸鹽黃色熒光粉是當前白光LED的主流實現方式，也成為國內大多LED封裝廠商跟隨的方式。然而，因YAG黃色熒光粉的白光LED封裝專利為日亞化學所有，中國廠商采用了該技術的白光LED產品在外銷時勢必會遭到其專利圍堵，而拖累市場。因此，要規避藍光LED+黃色熒光粉國際專利封鎖，需要在關鍵材料上獲得突破。 藍光LED+YAG熒光粉的原理是利用460nm波長的藍光芯片上涂一層YAG熒光粉，利用藍光LED激發熒光粉以產生與藍光互補的555nm波長黃光，并將互補的黃光、藍光混合得到白光。短期內要在芯片制造/外延材料上取得突破顯得不現實，業界普遍認同新型熒光粉材料是突破白光LED國際專利壁壘的有效途經。比如，歐司朗的TAG鋁酸鹽黃色熒光粉就是突破YAG熒光粉專利的成功案例(其它用于實現白光LED的主要熒光粉技術還有豐田合成、英特美和 Tridonic的硅酸鹽系列熒光粉等)。而當前中國市場上的黃色粉幾乎都是日亞專利的YAG鋁酸鹽熒光粉，因此要在白光LED市場取得主動，中國需要自主的白光LED熒光粉技術。來自宇極芯光公司的王海嵩博士對《電子工程專輯》表示，氮化物黃色熒光粉有望取代YAG鋁酸鹽熒光粉以規避日亞化學相關的專利壁壘。 熒光粉是影響白光LED光效、使用壽命、演色指數、色溫等主要指標的關鍵材料之一。色彩亮度不均主要是由于芯片發光層外熒光粉的覆蓋不均造成的，所以如何讓熒光粉均勻覆蓋在芯片發光層外部是白光LED封裝的重點，而熒光粉和封裝材料混合的均勻性更會影響LED所發白光的一致性。藍光芯片配以YAG黃色熒光粉的缺點是紅光譜的亮度和色度都不佳。據悉，宇極科技的氮化物黃色熒光粉獲得了2010年“南海杯”國家半導體照明產品創新獎，獲獎原因就是氮化物黃色熒光粉能比YAG鋁酸鹽和硅酸鹽熒光粉具備更高演色性并覆蓋更高色域，適合色彩豐富的場合。王海嵩介紹說，宇極科技的氮化物黃色熒光粉已申請國際專利，由于氮化物熒光粉的紅、藍色域較大，YAG和硅酸鹽都達不到，目前其目前主要的應用在于YAG粉做不了的市場，比如該公司目前和國家農業科學院合作的高暖色、植物生長燈就屬于這類型。因為不同植物對光譜需求是不一樣的，為了達到相應的藍光和紅光光譜，對光子數有一定比例要求，如果使用傳統的紅、藍光芯片，需要為其找到相關的光譜點，容易造成不均勻問題。而使用熒光粉的好處則是紅、藍光可以根據熒光粉的多寡來決定，即使 200顆LED照射出來的光都一致。 色域是指系統能產生的演色總和，我們知道背光源所能達到的色域越廣，LCD的色彩表現越逼真艷麗。王海嵩表示，用熒光粉解決背光源封裝問題，可解決發光發亮的一致性問題，該公司氮化物熒光粉覆蓋500nm到660nm波長，YAG和硅酸鹽熒光粉很多都做不到的LED背光源要求只有氮化物能夠做到，比如氮化物熒光粉可以實現YAG和硅酸鹽實現不了桃紅色。另外，宇極芯光的大功率LED主要針對攝影補光、醫療機械無影燈等高顯色指數應用。因為傳統光源的紅外部分會產生熱，對病人及其組織都是不利的，而采用高顯色LED的無影燈只包括可見光而不發熱。在高演色應用中，產品良率可通過色溫控制等技術達到，其成本會相對較低。比如宇極芯光的大功率LED在攝影補光正白區5,800k附件只有總共 400k的偏差，而國家標準允許偏差范圍在1,000k的水平，其色溫要求不到國家標準偏差的一半，解決了色溫漂移問題，目前已大批量出貨。 王海嵩博士同時坦陳，YAG熒光粉的光效已達80%多，但氮化物熒光粉的效率目前相對較低，與其相差10%左右。但因光效效率影響的是亮度，通用照明會比較依賴，就諸如背光源應用而言，需要的是更高的演色性和穩定性，而不一定要求高亮度。而由于氮氧化物熒光粉作為新興熒光粉技術還有很大的潛力可挖，YAG鋁酸鹽的發展可謂到達了極致，因此王海嵩相信，未來5-6年氮氧化物熒光粉技術將走向成熟，提升到YAG現在的水平，首先突破YAG熒光粉專利的壟斷。 |
