荧光粉为一种固体材料,被深蓝光、紫外光或者电子束辐照后可以发出可见光。通过对荧光粉组份与结构的精细调节,可对发光光谱进行控制、以满足特定性能的需求。正因如此,在电子与照明行业(如显示行业、荧光灯以及白光LED领域)荧光粉被普遍使用。
大多数白光LED中都含有LED芯片(发出波长为440~470nm之间的蓝光)和荧光粉(黄粉、绿粉或/和红粉)涂层。荧光粉用以吸收部分LED芯片所发出的蓝光,而激发出的光再和其余穿过荧光粉的蓝光混合,就被人眼识别为白光。
白光LED的性能参数、包括长期可靠性都强烈地依赖于荧光粉材料的选择以及涂布的方式。商业上使用最广泛的黄色荧光粉在可见光波段500~700nm有宽的发光光谱,对蓝光(420~480nm)的吸收效果较高,化学与热稳定性优良。但是,此类黄色荧光粉的发射光谱在红光区缺乏,因此采用黄粉的白光LED通常是蓝白色调、相对色温的覆盖范围为4000~6500K。另外,此类LED通常不能满足最低显色指数方面的要求,而这一点对照明级LED至关重要。
最近,在红色荧光粉方面的最新进展可使暖白LED的相对色温值达到2700~4000K的范围,最低显色指数CRI可超过80。这些在颜色与显色性方面的进展使得白光LED相对于其他诸如白炽灯、卤素灯的传统光源更具竞争力。然而,因红色荧光粉发出光的很大部分波长都超过700nm(超过了人眼感知范围),所以相对于冷白LED来说,暖白的光效依然不高。通过使用更红的荧光粉材料,可使CRI超过90,但这样的代价是700nm以下的光输出会更少,LED总体光效也有下降。
为了保持在白光LED领域的领先地位,将继续投入资源研发新型荧光粉材料。例如,最近开发出一款新颖的高性能、窄带宽的红光荧光粉材料,它可被蓝光高效率地激发(如图1),能使生产出更高光效的LED,却不必在光品质、显色性方面进行折中。