- 白光LED是如何逐步市場(chǎng)細(xì)化的？應(yīng)用前景如何？

然而，發(fā)射光譜的相關(guān)部分超出了人眼靈敏度范圍（紅外溢出，圖2g），限制了器件的整體發(fā)光效率。Sr1？xCaxS:Eu2+（λem ~615–650 nm， FWHM ~1，550–1，840 cm？1）等更窄發(fā)射材料也進(jìn)行了測(cè)試，但由于其與封裝材料會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)及其隨溫度升高轉(zhuǎn)換效率受限等原因，限制了工業(yè)應(yīng)用。

最近的研究獲得了一類新的具有非常窄紅光發(fā)射的氮化物材料。當(dāng)前的研究將Sr［LiAl3N4］：Eu2+（λem = 650 nm， FWHM ~1，180 cm？1）和Sr［Mg3SiN4］：Eu2+ （λem= 615 nm， FWHM ~1，170 cm？1）作為下一代照明pc-LEDs的基礎(chǔ)。

Sr［LiAl3N4］：Eu2+具有良好的熱性能，且在低CCT高CRI方面（比如 CCT =2，700 K， CRI 》90）應(yīng)用時(shí)能夠降低紅外發(fā)射。相比于商用高CRI的LEDs（圖2g），有望增加4-12%的發(fā)光效率。進(jìn)一步的提高有望通過將紅光發(fā)射光譜移到更短波長（~600–630 nm）得到實(shí)現(xiàn)，最好是具有更窄的發(fā)射帶。

通用公司GE（Trigainphosphors）最近商業(yè)化的 Mn4+摻雜氟化物是另外一類窄紅光發(fā)射材料。這些材料的發(fā)射圖譜中630 nm附近出現(xiàn)幾條尖線（每條都《5 nm），當(dāng)其與綠-黃發(fā)光石榴石材料結(jié)合時(shí)刻獲得高CRI、高發(fā)光效率的燈。然而，Mn4+較長的發(fā)光衰減時(shí)間以及離子氟化物施主材料較低的熱穩(wěn)定性都有可能限制這些熒光粉生產(chǎn)相對(duì)較低電流密度和低發(fā)熱產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用。

最后，直接紅光發(fā)射LEDs與互補(bǔ)pc-LEDs組合的雜化器件也可作為優(yōu)質(zhì)照明。然而，直接紅光LED的溫度敏感性要求更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并將其應(yīng)用范圍限制在低熱約束領(lǐng)域，比如非定向的大面積照明。

改進(jìn)LCDs綠色發(fā)射器

LEDs廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代液晶顯示器（LCD）中的背光組件。在這些器件中，LED發(fā)光穿過一個(gè)偏振濾波器、一層液晶、彩色濾波器以及一個(gè)二級(jí)偏振濾波器（圖3a）；穿過二級(jí)偏振濾波器的極化光的透射率取決于液晶的方向，可電調(diào)諧。與照明應(yīng)用不同，要求具有最佳的顯示性能。

特別是，色域由LCD顯示提供，取決于白色背光LED源中紅色、綠色、藍(lán)色部分的CIE（國際照明委員會(huì)Commission InternaTIonale de l’clairage）圖中的位置，通常由特定標(biāo)準(zhǔn)（比如國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)NaTIonalTelevision Standard Committee （NTSC）， CIE 1931）校正。人眼的靈敏度以及波長相關(guān)的分辨率在綠光波段內(nèi)更高，因此可區(qū)分大量的綠色調(diào)。

結(jié)果就是，如果背光LEDs中綠光發(fā)射器帶寬較窄的話（圖3b），顯示于LCD上的色域?qū)⒚黠@增加。常用的石榴石材料（如具有寬帶綠-黃成分的YAG:Ce）的單一熒光粉pc-LEDs無法滿足這些要求，而紅、綠、藍(lán)三原色的LED難以應(yīng)用，特別是綠光LEDs的EQE很低。

最先進(jìn)的高色域LEDs由窄帶綠光β-SiAlON:Eu2+ （λem= 525 nm， FWHM ~50 nm）和窄帶紅光K2SiF6:Mn4+（λem = 613， 631， 636， 648 nm， each FWHM 《5 nm）結(jié)合而成。特別是在更小的顯示器中，例如平板電腦和某些TV模型，含有窄綠光和紅光發(fā)射的量子點(diǎn)的板材作為高色域背光。發(fā)展綠光波段內(nèi)具有窄發(fā)射帶寬的固態(tài)材料將有助于提高基于節(jié)能LED背光的LCD顯示器的最大可顯示色域。

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a. LCD顯示器示意圖。TFT表示薄膜晶體管（thin-film transistor）。

b. 不同色域的CIE（1931）圖。黑點(diǎn)表示NTSC標(biāo)準(zhǔn)的色度坐標(biāo)。虛線表示NSTC色域。白點(diǎn)表示穿過相應(yīng)濾色片（藍(lán)、綠、紅）的背光LED的色度坐標(biāo)。根據(jù)發(fā)光材料的FWHM和光譜峰位置，綠色值可假設(shè)CIE圖中的不同位置，從而產(chǎn)生不同色域?；疑切伪硎緦拵ЬG-黃色發(fā)光石榴石可達(dá)到的色域。藍(lán)色和紅色三角形表示使用更窄的綠色發(fā)光材料增加的色域（見插圖）。

插圖：黑色曲線顯示典型綠色濾波器的通帶?；疑⑺{(lán)色及紅色曲線顯示CIE圖中對(duì)應(yīng)綠色發(fā)光元件的發(fā)射分布。

應(yīng)用前景

全球銷售數(shù)據(jù)證實(shí)LED照明市場(chǎng)不斷增長，在其他領(lǐng)域的擴(kuò)張也可預(yù)見。LEDs具有獨(dú)立色彩調(diào)節(jié)的潛力，因此可根據(jù)不同需求調(diào)整其發(fā)射性能。這類光譜控制照明可適應(yīng)人體生理反應(yīng)，例如有助于提高注意力或者改善睡眠。

密集型LED照明在醫(yī)療方面的影響也越來越大，比如緩解肌肉緊張或者治療皮膚疾病。此外，采用特定波長的固態(tài)照明有望刺激光合作用，優(yōu)化溫室作物的生長。在普通照明領(lǐng)域，經(jīng)過成本效益和性能方面的不斷發(fā)展，我們將從新的LED產(chǎn)品中不斷獲利。