[實用新型]發光效率高的LED燈具

無效

• 申請號: 200920042416.4
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN201412699Y
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發明（設計）人: 朱紀軍;洪思忠;樊世才
• 申請（專利權）人: 江蘇名家匯電器有限公司
• 主分類號: F21S2/00
• 分類號: F21S2/00;F21V5/00;F21V9/10;C09K11/08;F21Y101/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本實用新型涉及一種LED燈具，尤其是一種通過在LED封裝熒光材料中摻有量子點材料的燈具，具體地說是一種發光效率高的LED燈具。

背景技術

直接使用藍色芯片激發YAG熒光粉發出白光的照明產品稱之為半導體照明產品。白色LED照明產品與傳統的白熾燈相比可節電80％-90％；而壽命可達8-10萬小時，是白熾燈的10倍以上，具有節能環保、發光體積小、可靠性高且壽命長等顯著的優點，是二十一世紀的最具競爭力的綠色光源產品。隨著半導體技術的飛速發展，目前大功率LED照明技術已出現可以初步替代各種傳統照明光源產品之趨勢，美日韓及歐洲等國家和地區均已將之列入國家重點發展計劃，有針對性地進行研究和開發。路燈照明是除家庭照明市場以外的第二大照明市場，但電能的消耗卻是最大的，所以如何將大功率LED的各種優點運用于該領域，從而大幅度降低使用及維護成本、延長壽命、節約能源成為非常重要的課題。

由于白光最接近日光，更能較好地反映照射物體的真實顏色，所以白光LED作為照明光源極具潛力。1993年日本日亞化學公司Nakamura.S等率先在藍色氮化鎵(GaN)L?ED技術上取得突破，于1996年將發射黃光的Y3Al5O12:Ce3+(YA?G:Ce3+)作為熒光粉，涂在發射藍光的GaN二極管上，制備出白光L?ED，并于1998年將其推向市場。2000年以來半導體LED照明技術發展非常迅速，目前白光LED發光效率已經達到40-60lm/W左右，在一些特殊照明領域已經有非常廣泛的應用。此后，白光L?ED得到了迅速發展，目前商用高效白光L?ED器件的光效已超過50lm/W接近熒光燈的水平，而根據最新的試驗預測，100lm/W以上的白光L?ED也在1年內實用化，比預期時間大大提前了。白光L?ED照明取代傳統照明成為照明的主要方式，將是大勢所趨。可以預見，高亮度的白光L?ED將取代自熾燈泡而廣泛用于各種場合。

目前白光L?ED的制備技術可分為3種：熒光粉涂敷光轉換法、多色L?ED組合法和多量子阱法。熒光粉涂敷光轉換法，即采用熒光粉將紫光或藍光轉換復合產生白光；多色L?ED組合法是由發射波長不同的藍、綠和紅等單色L?ED組合發射復合白光；多量子阱法是在單一L?ED中進行摻雜，利用多量子阱活化層直接制備發白光的二極管。

熒光粉涂敷的光轉換法是目前技術上最成熟的方法。以GaInN/YAG體系為例，這種白光L?ED是在藍色GaN芯片的表面上涂釔鋁石榴石(YA?G)熒光粉后制成的。它利用GaN基藍光發光二極管所發出的460～470nm的藍光一部分用來激發熒光粉，使熒光粉發出黃綠色光，另一部分透過熒光粉發射出來，熒光粉發出的黃綠色光與GaN基藍光發光二極管發光的透射部分混合形成白光熒光粉的選擇有兩個必須滿足的條件，第一是熒光粉的激發光譜必須與所選擇的發光二極管的發射光譜相匹配，這樣可以確保獲得更高的光轉換效率；第二是熒光粉的發射光譜在紫外激發下能發出白光，或者在藍光激發下與發光二極管發射出的藍光能夠復和形成白光。

目前國際上通常采用波長為350～470nm的GaInN基發光二極管作為激發光源，因此要求熒光粉的激發譜也在此范圍之內。同時優質熒光粉還應該滿足以下特點：發射峰集中在某些合適的波長范圍內；有好的熱穩定性；高量子效率和激發光吸收率；粉末顆粒細小均勻。但是這些通常的熒光材料的尺度遠大于納米量級。

自1996年日本日亞化學公司將YAG:Ce3+熒光粉涂敷于藍光GaN芯片組裝成白光LED之后，YAG:Ce3+熒光粉得到廣泛的應用。不過，采用傳統固相反應法合成的YAG:Ce3+熒光粉存在制備溫度高、發光強度尚待提高、組裝成白光LED顯色指數較低等問題，因此，近年來依然有大量關于YAG:ce3十熒光粉制備技術和性能改善方面的研究。另一方面，雖然不斷有用于白光LED的熒光粉(藍光激發的或是紫外一近紫外激發的)的研究和報道，某些熒光粉在部分性能上也超過了YAG:Ce3+，但大都還處于在研發階段，投入實際應用的不多。YAG:Ce3十熒光粉仍有其獨特的技術、成本和性能優勢。

目前開發的白光LED的主要技術中，通過藍光LED芯片上涂敷黃色熒光粉是最為成熟的技術，具有涂敷工藝簡單、藍光LED芯片及黃色熒光粉制備較為成熟、YAG:Ce3+熒光粉的激發光譜與InGaN或GaN藍光芯片發光光譜很匹配、發光效率高、性能穩定、具有優良的導熱性和機械強度以及良好的物理化學性質等優點，因此是目前因內外制造白光LED最為成熟的方法。