LED 与荧光粉知识

北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心主任

 李红卫 

    近年来，在照明领域最引人关注的事 件是半导体照明的兴起。20 世纪 90 年代中期，日本
日亚化学公司的

Nakamura 等人经过不懈努力，突破了制造蓝光发光二极管(LED)的关键技

术，并

 由此开发出以荧光材料覆盖蓝光 LED 产生白光光源的技术。半导体照明具有绿色环

保、寿命超长、高效节能、抗恶劣环境、结构简单、体积小、重量轻、响应快、

 工作电压低及安全

性好的特点，因此被誉为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，或称为

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世纪绿色光源。美国、日本及欧洲均注入大量人力和财

 力，设立专门的机构推动半导体照明

技术的发展。

 

    LED 实现白光有多种方式，而开发较早、已实现产业化的方式是在 LED 芯片上涂敷荧光
粉而实现白光发射。
    LED 采用荧光粉实现白光主要有三种方法，但它们并没有完全成熟，由此严重地影响白
光

LED 在照明领域的应用。具体来说，第一种方法是在蓝色 LED 芯片 上涂敷能被蓝光激发

的黄色荧光粉，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就

 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，难以满足低色温照明的要求，同时发光效率还不够高，需要
通过开发新型的高效荧光粉来改

 善。 

    第二种实现方法是蓝色 LED 芯片上涂覆绿色和红色荧光粉，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。但是，这种方法所用荧光粉有效转换效率
较低，尤其是红色荧光粉的效率需要较大幅度的提高。

 

    第三种实现方法是在紫光或紫外光 LED 芯片上涂敷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)或紫光(380nm -410nm)来激发荧光粉而实现白光发射，

该方法显色性更好，但同样存在和第二种方法相似的问题，且目前转换效率较高的红色和
绿色荧光粉多为硫化物体

 系，这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光

衰的白光

LED 用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。 

    我们是国内率先进行 LED 用高效低光衰荧光粉研究的研究机构。最近，通过与我国台湾
合作伙伴的联合攻关，多种采用荧光粉的彩色

LED 被开发出来了。 

    采用荧光粉来制作彩色 LED 有以下优点： 

    首先，虽然不使用荧光粉，就能制备出红、黄、绿、蓝、紫等不同颜色的彩色 LED，但由于
这些不同颜色

LED 的发光效率相差很大，采用荧光粉以后，可以利 用某些波段 LED 发光

效率高的优点来制备其他波段的

LED，以提高该波段的发光效率。例如有些绿色波段的

LED 效率较低，台湾厂商利用我们提供的荧光粉制  备出一种效率较高，被其称为"苹果
绿

"的 LED 用于手机背光源，取得了较好的经济效益。 

    其次，LED 的发光波长现在还很难精确控制，因而会造成有些波长的 LED 得不到应用而
出现浪费，例如需要制备

470nm 的 LED 时，可能制备出来的是从 455nm 到 480nm 范围很

宽的

LED， 发光波长在两端的 LED 只能以较低廉的价格处理掉或者废弃，而采用荧光粉