成果名称: 半导体高端照明与显示关键材料研发与产业化应用
完成单位: 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所,合肥工业大学,中山市光阳电器有限公司
主要人员: 丁建红,陈雷,黄翔宇,张秋红,刘衍芳,黄志斌,李许波,孙玉钊,黄奇书,常压婧,张昭,费米,田云飞,何良锐,陈杰
介绍:

    1、课题来源与背景: 本项目来源于广东省产学研合作项目,广东省财厅投入100万,企业配套203.17万元,由广东省科学院资源利用与稀土开发研究所、合肥工业大学和广东光阳电器有限公司合作完成。2017年,国家发展改革委、国家能源局等13个部委联合印发《半导体照明产业“十三五”发展规划》提到了重点研究超高能效、高品质、全光谱半导体照明核心材料,随着人们对生活品质要求的提高以及国家教育部对中小学生视力防护的要求,全光谱白光照明研究迫在眉睫。目前,全光谱LED因缺乏红光部分显色指数低,为此,研究高端照明用红色荧光粉是本项目研究内容之一。另外,对于LED背光源显示来说,因现有的绿粉存在半高宽宽、发光效率低的问题,红色荧光粉存在专利被美国GE公司垄断的问题,因此,本项目的研究内容之二就是开发背光源显示用窄带红色荧光粉和绿色荧光粉。

    2、技术原理及性能指标: 利用蓝光芯片+宽带红色荧光粉+YAG荧光粉,实现全光谱照明。技术指标如下: (1). 用于大功率照明LED器件氮化物红色荧光粉:发射波长峰值635.8nm,半高宽86.0nm,色坐标CIE(0.6617, 0.3380),100℃时的发光亮度是室温时的97.44%,量子效率95.03%。 (2). 用于显示器背光源的绿色荧光粉:发射波长峰值547.4nm,发射光谱半高宽53.6nm,色坐标CIE(0.3624, 0.6191),100℃时的发光亮度是室温时的96.27%,量子效率为93.05%; (3). 用于显示器背光源的红色荧光粉:发射波长主峰值632.7nm,发射光谱半高宽4.4nm,色坐标 CIE(0.3624, 0.6191),100℃时的发光亮度是室温时的96.33%,量子效率为89.01%。 (4). 通过封装成高色温7054K白光LED,显色指数Ra为82.8,光效199.12 lm/w; (5). 通过封装成低色温4060K白光LED,显色指数Ra为94.1,光效188.29 lm/w。

    3、技术的创造性与先进性: (1). 通过同步辐射先进实验技术对CaAlSiN3:Eu红色荧光粉局域与电子结构进行研究,解决了高端照明用红色荧光粉热稳定差、激发谱带宽的关键技术难题,获得热稳定好、量子效率高的红色荧光粉,并封装制备全光谱健康照明光源,对防治青少年的近视具有重要意义。(2). 本项目采用二次结晶合成方法开发出窄带发射、量子效率和吸收率高的Mn4+激活的K2TiF6:Mn4+红色荧光粉,其内量子效率89.01%和吸收率74.24%超过了商用K2SiF6:Mn4+和K2GeF6:Mn4+红色荧光粉。该材料申请了国内专利、PCT专利和美国专利,打破了国外GE公司对背光源显示用红色荧光粉的技术壁垒,为液晶背光源显示器件提供品质优的红色荧光材料。

    4、技术的成熟程度,适用范围和安全性: 目前该技术处于小试阶段,正与国内相关企业进行技术洽谈。该技术适用于白光LED器件封装,安全可靠。

    5、应用情况及存在的问题: 目前正与相关封装企业进行封装试验,因实验成果到工程化技术需要进一步的探索,目前正在进行工程化试验。

    6、历年获奖情况: 该项目的研究成果于2019年申报了广东省科技进步奖,并获得二等奖。获奖名称:健康照明全光谱LED荧光材料及器件的研制与应用。

批准登记号:
登记日期: 2022-08-10
研究起止时间: 2017-01-01至2019-12-31
所属行业: 制造业
所属高新技术类别: 新材料
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2022-03-02