成果名称: 用于高能量密度光源激发的发光陶瓷制备及性能研究
完成单位: 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所,俄罗斯科学院库尔纳柯夫普通与无机化学研究所,中山市木林森电子有限公司
主要人员: 张秋红,Nikolai Mikhailovich Khai,李钊英,倪海勇,刘大伟,林利添,刘天明,姜伟,丁建明,谢伟
介绍:

    ①课题来源与背景。 项目来源:广东省科技厅国际合作领域项目,2018A050506061 项目背景:由于半导体照明光源具有节能环保、潜在光效高、寿命长、体积小等优点,是最具发展潜力的绿色光源,大力发展半导体照明产业已成为世界各国的共识。基于高功率蓝光发光二极管(LED)及蓝光激光二极管(LD)等高能量密度光源作为激发光源激发荧光粉,通过波长转换实现白光的半导体照明成为目前的主流方式。在这些白光器件的制备过程中,荧光材料是关键材料,荧光材料的性能直接决定着白光器件的光效、色坐标、色温及显色性等性能。采用透明陶瓷代替荧光粉可以避免有机封装材料的使用,可以提高其散热性、热稳定性和使用寿命;同时,透明陶瓷可以实现多种发光离子的高浓度掺杂和高化学均匀性,从而提高器件的发光效率、光学均匀性和稳定性。通过研发自主知识产权的LED和LD用黄色和红色发光陶瓷,透过技术追赶,赢得其它龙头企业对国内企业的尊重和身份认同,迫使国外企业对国内企业进行专利交换或联合授权,是促进国内半导体照明企业健康快速发展的捷径。

    ②技术原理及性能指标。 采用蓝光LED或LD芯片与发光陶瓷封装得到白光器件,获得的材料和器件的性能指标如下: 1)开发的新型石榴石结构荧光粉发射峰520-750 nm变化可调;红色荧光粉发射主峰位于632.7 nm; 2)在100℃时黄色荧光粉发光亮度为室温时的95.14%,红色荧光粉发光亮度为室温时的96.33%; 3)黄色荧光粉的量子效率为85.44%;红色荧光粉的量子效率为89.01%; 4)陶瓷片可见光透光率>70%; 5)封装得到的高显色指数白光LED器件光效188.29 lm/W, 显色指数为94.1;封装得到的高色温白光LED器 件光效199.1 lm/W, 显色指数为82.8; 6)封装得到的白光LD光效≥178.5lm/W。

    ③技术的创造性与先进性。 1) 以立方晶系的硅酸盐石榴石为基质,研制具有自主知识产权的适合蓝光LED或蓝光LD激发的新型发光陶瓷,选题具有显著特色和创新。 2) 采用发光陶瓷片代替传统的荧光粉与蓝光LED或蓝光LED组合得到白光,提高荧光材料的导热性能,降低光衰,从而提高器件的发光效率和使用寿命。

    ④技术的成熟程度,适用范围和安全性。 技术已经实现小试量生产和小范围应用,适用于高功率LED和LD照明领域。

    ⑤应用情况及存在的问题。 本成果开发了具有自主知识产权的黄色和红色荧光陶瓷,在450-460nm蓝光激发下具有较高的荧光转换效率、热稳定性好,能满足下一代高功率白光LED器件和激光白光照明器件的需求,对推动我省半导体照明产业的发展及技术升级具有重要意义,已经在合作单位推广应用,在项目执行期间实现新增销售收入651.59万元,利税62.05万元。

批准登记号:
登记日期: 2022-09-01
研究起止时间: 2019-01-01至2021-12-31
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: 2022-05-26