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白光LED用“Ce掺杂LuAG绿色荧光粉”的研发和产业化
发布时间: 2013-11-16
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白光LED用“Ce掺杂LuAG绿色荧光粉”的研发和产业化

一、项目特点和技术指标

节能灯(紧凑型的荧光灯)里含有毒的汞,且汞蒸气发出的紫外线有外泄的可能。2013年2月,工信部、科技部和环保部共同发布了“中国逐步降低荧光灯含汞量路线图”。半导体白光发光二极管(LED)光电转换效率高、节能(同样亮度约白炽灯的1/ 8、荧光灯的1/ 2)、理论使用寿命长(达10万小时)、安全可靠(全固体化)、无节能灯的汞和紫外线污染,被公认为下一代绿色照明光源。

目前,白光LED技术主要是用掺铟(In)的氮化镓(GaN: In)发蓝光的芯片,加上掺铈(Ce)的钇铝石榴石(YAG: Ce)发黄光的荧光粉;“蓝光加黄光”形成白光。但是,仅用黄色YAG: Ce荧光粉搭配GaN: In发蓝光芯片,所获得的白光LED“显色指数”不高,不能真实显示物体的颜色;为了获得显色指数高的白光LED,需要添加红色和绿色荧光粉。添加绿粉不但可以有效的提高显色指数,而且由于人眼对绿光更为敏感,添加绿粉还可以有效提高光效,对于高显色指数白光LED,添加绿粉必不可少。

目前主流的绿粉是Ce掺杂LuAG (LuAG: Ce)荧光粉;其耐高温、抗潮,经蓝光激发后的亮度高,是目前性价比最高的白光LED用绿色荧光粉。本课题组以Lu、Al和Ce的氧化物或盐为主要原料,配成特殊配方,采取独特的工艺制度,制得LuAG: Ce绿色荧光粉;其优点是:无杂相,结晶良好,基本无团聚,颗粒近球形,中位粒径D50在5~25 μm可调,粒度分布范围窄。


二、技术成熟程度

本课题组负责人为2007年“福建省重大科技专题”的LED用荧光粉专题组组长;专题组制备出的黄色荧光粉相对亮度超过主流的商品粉,而且已与相关公司合作实现了产业化;目前已有授权的国家发明专利3个,其中2个专利的第3申请人分别是北大苏勉曾(权威的《发光学与发光材料》两名作者之一,培养出的博士生包括原北大常务副校长、现浙江大学校长林建华)、清华的黄勇(原《硅酸盐学报》主编、清华大学材料研究院常务副院长);但上述专利都属于厦大;本课题组组长还受邀参加了2010年工信部“LED(暨荧光粉)招标项目专家评审会”。目前LuAG: Ce绿色荧光粉已在本实验室成功地研制出来,多项指标已达到或接近LuAG: Ce商品绿色荧光粉。本课题组欢迎有志于此的企业,来“合作开发”或“委托开发”LuAG: Ce绿色荧光粉;使其主要参数超过、达到、或基本符合美国英特美(Intematix)公司产品的指标:包括颗粒度(D50 ≈ 15μm)及其较狭窄分布、色坐标(X = 0.340 ~ 0.390,Y = 0.570 ~ 0.557)和相对亮度(达到Intematix的95%或100%以上;即在此“最主要的指标”上,达到或超过国际主流的美国Intematix产品)。


三、应用范围及市场前景

LuAG: Ce绿色荧光粉主要用于“高显色指数”白光LED封装,在高端的家庭照明、商业照明等领域,有广阔的用途。目前,国内白光LED大部分封装厂家用的LuAG: Ce绿色荧光粉,都是从Intematix公司购买的,该荧光粉价格昂贵(约3 ~ 4万元/公斤)。国产(大连路明、中村宇极,等公司)的LuAG: Ce绿色荧光粉,在价格上优势不大(大概2.5万元/公斤),而且它们的(相对)亮度都不如Intematix。国家出台对节能灯含汞量的限制后,白光LED面临着“快速发展的历史性机遇”,对荧光粉“总数量”的需求急剧增大,从而促进市场对“髙质量”(如高显色指数)白光LED灯具的需求,极大地增加了市场对LuAG: Ce绿色荧光粉的需求。


四、投产条件和预期经济效益

主要设备和测试手段:1700 ℃气氛炉,行星式球磨机,激光粒度分析仪,荧光粉测试系统,LED光学参数测定仪;上述头2项为产业化开始时的“必备”设备,它们中试规模的价格仅5 ~ 8万元,每天可产LuAG: Ce绿色荧光粉1公斤左右。

按我们的制备技术,该荧光粉的成本低于1万元/公斤,仅为商品粉的三分之一。这个项目将会带来巨大的经济和社会效益。


五、合作方式

合作开发、委托开发,等。


六、联系人和联系方法

联系人:曾人杰 教授(博导)

英国Leeds大学博士,英国Sheffield大学高级访问学者。

通讯地址:厦门大学397信箱;或:厦门大学材料学院;邮编:361005

联系电话:0592-2181034 (H & O); 13313861034 (M)

电子信箱rjzeng@xmu.edu.cn; 13313861034@189.cn


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