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功率型白光LED器件由于具有方便解決白光分檔、制備方便、使用靈活、不含有機物、全無級封裝、顯著延長白光LED的壽命、發(fā)光穩(wěn)定、徹底解決熱猝滅導致的光衰和光色不穩(wěn)等優(yōu)勢，附加值高、，是市場的焦點，也代表著該行業(yè)的發(fā)展趨勢。據(jù)預測，整個白光LED市場可達到每年200億美金的市場規(guī)模，占通用照明領(lǐng)域的比例高達80%

成果簡介對于大電流注入下的高功率 LED 而言， 光衰是 LED 普遍存在的問題。 主要原因有載流子在多量子阱（MQW） 上的溢出（overflow）； LED 芯片的晶體內(nèi)部的缺陷導致的非輻射復合； 在大注入條件下， 載流子分布的不均勻； 以及 LED 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性等原因； 這些因素在 LED 材料生長過程中（采用 MOCVD 技術(shù)） 就已經(jīng)決定。 而大功率 LED 在實際應用過程中另外一個瓶頸就是芯片的熱輸運處理問題。 在大注入條件下， 過高的 pn 結(jié)結(jié)溫， 導致

依據(jù)國家規(guī)定，白光LED將逐步取代白熾燈，但其光譜中紅綠光太少，藍光太多并泄漏，偏離太陽光譜很多，長期照明將對人體的生理和心理產(chǎn)生不良影響，損害健康，不適用于室內(nèi)照明，加緊改造白光LED發(fā)光光譜刻不容緩。用單個紫光LED輻照高效RGB三基色熒光粉生成白光是當前最佳方案，具有價格便宜、驅(qū)動方便、和傳統(tǒng)白光LED工藝兼容的優(yōu)點，適當調(diào)整三基色比例可使光譜與陽光譜盡可能靠近，提高顯色指數(shù)，降低色溫，防止藍光泄漏，形成暖白光，適合于人類室內(nèi)照明。這也是中村修二（諾貝爾獎獲得者）在2015年7月提出的方案。本項目自主研發(fā)了能在紫光（395nm-410nm）激發(fā)下可發(fā)紅、藍、綠（RGB）的高效三基色摻稀土的下轉(zhuǎn)換熒光粉，用這些熒光粉涂敷在紫光LED芯片上可發(fā)高效、暖色溫白光，其發(fā)光光譜和太陽光靠近，沒有藍紫光泄漏。可用于室內(nèi)健康照明，替代白熾燈、日光燈和節(jié)能燈，也可用于博物館、服裝、醫(yī)療等高顯色的特殊照明領(lǐng)域。

本項目自主研發(fā)了能在紫光（395nm-410nm）激發(fā)下可發(fā)紅、藍、綠（RGB）的高效三基色摻稀土的下轉(zhuǎn)換熒光粉，用這些熒光粉涂敷在紫光LED芯片上可發(fā)高效、暖色溫白光，其發(fā)光光譜和太陽光靠近，沒有藍紫光泄漏。可用于室內(nèi)健康照明，替代白熾燈、日光燈和節(jié)能燈，也可用于博物館、服裝、醫(yī)療等高顯色的特殊照明領(lǐng)域。

本項目基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實驗案例（本領(lǐng)域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領(lǐng)域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準且技術(shù)壁壘堅固。 一、項目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 截至目前，我國LED照明產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值已逾萬億。在白光照明領(lǐng)域，長期以來國際業(yè)界均將顯色指數(shù)作為行業(yè)衡量光源光色品質(zhì)的標準。然而，由于顯色指數(shù)的提出遠早于LED照明技術(shù)普及，導致此項陳舊指標在評價LED光源顯色效果時，存在著嚴重的與視覺不匹配的問題。為此，2015年，國際照明委員會發(fā)表官方聲明，對于顯色指數(shù)在衡量LED光源顯色效果方面存在的缺陷進行強調(diào)。隨后，2019年，該組織將“LED光源顯色性量化問題”設(shè)定為國際照明委員會全球戰(zhàn)略研究熱點問題，號召全球?qū)W者共同深入，共同推進白光LED光色效果量化技術(shù)發(fā)展。 本研究團隊長期致力于本領(lǐng)域的研究工作，目前承擔LED光色品質(zhì)研究領(lǐng)域唯一國家級研究課題：基于薈萃分析的光源顏色品質(zhì)量化方法研究（國家自然科學基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標在量化光照顏色喜好與光照顏色分辨效果方面，經(jīng)百余組國內(nèi)外視覺實驗案例（本領(lǐng)域最大視覺樣本集）驗證，優(yōu)于領(lǐng)域現(xiàn)有全部30余種光品質(zhì)指標，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準且技術(shù)壁壘堅固。 團隊負責人劉強副教授為武漢大學圖像傳播與印刷包裝研究中心副主任，顏色與圖像研究所所長、兼任國際照明委員會CIE-JTC 16 (D1/D8)技術(shù)工作組委員，國際照明委員會CIE-RF03技術(shù)工作組委員（該技術(shù)委員會為國際照明委員會針對LED光色問題專門設(shè)立的國際聯(lián)合研究組織），中國照明學會室內(nèi)照明專業(yè)委員會委員，湖北省照明學會副秘書長等職，擁有豐富的光品質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗。

白光LED用遠程熒光，就是將熒光粉與高分子基材均勻混合，通過合理地設(shè)計和預制透鏡，并制備成遠程熒光預制薄膜和集成封裝光源模塊，產(chǎn)品具有以下特點：提高出光效率、減少眩光；減少光衰和色漂移；提高產(chǎn)品的顏色一致性和良品率；降低封裝成本、光引擎模組制作成本和二次配光成本；提高光源的顯色性。 其成果的主要研究內(nèi)容有： （1） 針對不

采用我們的激光陶瓷制備技術(shù)，我們成功制備出高質(zhì)量的Ce：YAG陶瓷熒光體，應用于白光LED照明領(lǐng)域，已獲得130 lm/W的流明效率，顯色指數(shù)達85，通過控制陶瓷熒光體的厚度和Ce離子摻雜濃度，可以方便的解決白光分檔的難題。如圖1、圖2、圖3所示分別為所制備Ce:YAG陶瓷的實物照片、吸收譜和發(fā)光性能測試時的照片。由于陶瓷熒光體的熱導率遠高于傳統(tǒng)熒光粉與樹脂的固化體，可顯著改善熱管理，這將徹底解決熒光粉因為溫度上升引起熱猝滅所導致的光衰和光色不穩(wěn)等問題。該陶瓷熒光體不含任何有機物，可實現(xiàn)全無機封裝，由于樹脂等有機物高溫老化所導致的發(fā)光體層發(fā)黑、變色甚至失效等問題將不復存在，這將顯著延長白光LED的壽命和發(fā)光穩(wěn)定性。通過采用高效率藍光芯片，預計可進一步提高白光LED的流明效率。該技術(shù)路線與目前Philips Lumileds公司在其功率型白光LED方面所采取的技術(shù)方案類似（Lumiramic陶瓷熒光體技術(shù)）。相比而言，我們的陶瓷熒光體的制備技術(shù)具有制備更簡便、成本更低、使用更靈活等優(yōu)勢。此外，該陶瓷熒光體也適用于遠程熒光體的解決方案，與Intematix（英特美）公司現(xiàn)有的遠程熒光體（樹脂加熒光粉的固化體）相比，我們的陶瓷熒光體方案具有更高的光抽取效率和更均勻的發(fā)光性能，可望用于射燈、室內(nèi)筒燈、舞臺和廣告牌裝飾燈等對亮度要求較高的場合。陶瓷熒光體在高端功率型白光LED領(lǐng)域的應用才剛剛開始，隨著白光LED照明的不斷普及和應用領(lǐng)域?qū)Π坠釲ED功率和效率需求的不斷上升，其重要性已逐漸引起市場關(guān)注，預計將來3-5年，市場規(guī)模將有大幅度增長。

依托項目：吉林省科技計劃重點項目：高顯色性綠色固態(tài)照明材料與器件研制， 2008年7月- 2010年10月，項目負責人 主要成果：將稀土三基色紅、藍、綠（分別對應鉬酸鹽、鋁酸鹽、硅酸鹽）熒光粉和該紅色熒光粉按一定比例混合后涂抹在紫光LED（λ= 400 nm）管芯上所得到的白光LED器件，其白光色坐標為（x = 0.297, y = 0.36）。 成果優(yōu)勢：本發(fā)明則涉及一類新型過渡金屬激活，并摻入適量的金屬氧化物作為敏化劑Sn、 Pb共激活的鉬酸鹽紅色發(fā)光材料（λ= 610 nm），這類紅色發(fā)光材料具有發(fā)光效率高、穩(wěn)定性高、顯色性好、合成工藝簡單等優(yōu)點，是可用于紫光LED轉(zhuǎn)換高顯色性白光用途的高效發(fā)光材料。

采用高溫固相法制備白光LED用硅酸鹽紅色熒光粉，根據(jù)國內(nèi)外的研究和硅酸鹽材料結(jié)構(gòu)，確定正硅酸和焦硅酸鹽類結(jié)構(gòu)，通過高溫固相法合成，從化學組成、合成工藝、封裝性能進行研究，主要研究內(nèi)容有： （1）硅酸鹽熒光粉的粒度，粒度是影響熒光粉性能的重要參數(shù)，粒度反應了熒光粉顆粒的大小分布，粒度特性的重要指標用D50（粒徑大于它的顆粒體積占50%）和D90/D10（粒度分布的均勻程度）表征。