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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(dǎo)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(yù)測，整個白光LED市場可達(dá)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(dá)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(dǎo)致的非輻射復(fù)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(yīng)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(dǎo)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(lán)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(dāng)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(dāng)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(lán)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(lán)、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(lán)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(lán)、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(lán)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(xué)基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標(biāo)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(biāo)，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。然而，由于顯色指數(shù)的提出遠(yuǎn)早于LED照明技術(shù)普及，導(dǎo)致此項陳舊指標(biāo)在評價LED光源顯色效果時，存在著嚴(yán)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(jìn)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(jìn)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(dān)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(xué)基金面上項目），團隊所提出的MCPI, CDM指標(biāo)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(biāo)，相關(guān)技術(shù)處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)且技術(shù)壁壘堅固。 團隊負(fù)責(zé)人劉強副教授為武漢大學(xué)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(xué)會室內(nèi)照明專業(yè)委員會委員，湖北省照明學(xué)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(yuǎn)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(yù)制透鏡，并制備成遠(yuǎn)程熒光預(yù)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(yīng)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(dá)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(dǎo)率遠(yuǎn)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(dǎo)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(dǎo)致的發(fā)光體層發(fā)黑、變色甚至失效等問題將不復(fù)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(lán)光芯片，預(yù)計可進(jìn)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(yuǎn)程熒光體的解決方案，與Intematix（英特美）公司現(xiàn)有的遠(yuǎn)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(yīng)用才剛剛開始，隨著白光LED照明的不斷普及和應(yīng)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(yù)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(fù)責(zé)人 主要成果：將稀土三基色紅、藍(lán)、綠（分別對應(yīng)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(biāo)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(xué)組成、合成工藝、封裝性能進(jìn)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(yīng)了熒光粉顆粒的大小分布，粒度特性的重要指標(biāo)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。