白光LED燈應(yīng)用及發(fā)展

郭宗輝

白光LED燈是LED的新生產(chǎn)品，在多個領(lǐng)域有廣大的應(yīng)用，將會成為主要的發(fā)光光源，其未來發(fā)展主要分為無機材料LED和有機材料LED（WOLED），尤其是有機材料LED，在化學(xué)和材料學(xué)上發(fā)展的基礎(chǔ)上，更是具有高可靠性、高功率性和價格低廉等特點。

【關(guān)鍵詞】無機材料LED 有機材料白光LED （WOLED）

在今天中國降低耗能、綠色環(huán)保等要求下， LED燈被公認(rèn)為是一種可以替代其他照明的光源。目前市場上常見的光源是白熾燈和鹵鎢燈或者是熒光燈，因為它們的光效較高，現(xiàn)在led燈的光效也在提高，未來可以達到150～200流明/瓦，而白光LED是最被看好的LED新興產(chǎn)品，因為白光LED具有、發(fā)熱量更低、體積更小、壽命更長、反應(yīng)速度更快、耐沖擊等優(yōu)點。

1 無機LED發(fā)光機理與發(fā)展

在1907年，赫·德勞文德首次發(fā)現(xiàn)無機晶體電致發(fā)光。一直到1998年白光LED的光效只有5lm/W，1999年達到15lm/W，與一般家用白熾燈相近。2000年時白光LED的光效達25lm/W，與鹵鎢燈相近。2015年時，白光LED的光效達到150～200lm/W。第一個商品化的白光LED是1996年日本日亞化學(xué)公司開發(fā)白光LED。

白光LED燈封裝了GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG），GaN芯片發(fā)藍光，YAG熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃光。藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與黃光混合，根據(jù)光復(fù)合理論可以得到白光。通過熒光粉將LED發(fā)出的較短波長的光（如藍、紫光）轉(zhuǎn)變?yōu)椴ㄩL較長的可見光（如黃、紅、綠、藍光），再將不同顏色光的復(fù)合得到白光。

2 有機LED發(fā)光機制與發(fā)展

有機發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode，OLED），由美國教授鄧青云發(fā)現(xiàn)，從此就開始了了對有機發(fā)光二極管的研究與開發(fā)。有機發(fā)光二極管因為有自發(fā)光的能力，可以通過運用玻璃基板以及薄有機材料涂層，給OLED通電流，就可以使有機材料發(fā)出白光。OLED器件的發(fā)光光譜只有很小一部分可見光，所占比例很小，所以可以通過激發(fā)一層的熒光粉，然后所有長波光譜通過混合就可得到白光。通過對組成器件的有機電致發(fā)光材料進行調(diào)整和化學(xué)修飾，可以很簡單的使WOLED的發(fā)射光譜更大的可能產(chǎn)生我們感覺的自然的白光光譜。一般情況下，材料技術(shù)更快發(fā)展將使我們更能發(fā)明出廉價環(huán)保光效高的新照明光源。圖1展示了WOLED不同的發(fā)光機理。

有機發(fā)光二極管可以從1994年Kido等人成功地發(fā)明了白色發(fā)光OLED器件開始，它的有機材料是包含聚乙烯基咔唑（PVK）摻雜藍色、綠色、橙色發(fā)光染料等，光效為為0.83 lm/w 。2003年，WOLED取得了15 lm/w的效率，在效率上第一次超越了當(dāng)時個人家庭中主要光源的白熾燈。2006年，WOLED的效率達到了60 lm/w的重要基準(zhǔn)線。2008年，實驗室條件下已經(jīng)制得了效率超過100 lm/w的WOLED。到2013年，LG電子全球首次發(fā)布LG曲面OLED電視，這是WOLED在生產(chǎn)領(lǐng)域的一個重大的應(yīng)用，開發(fā)了更大的領(lǐng)域。

近幾年中，隨著新材料和新技術(shù)的進步，白光LED逐步引起的重視，正快速地增長，在提高它的發(fā)光效率和可靠性的同時，再降低材料成本，就可以使WOLED更普遍的應(yīng)用到照明領(lǐng)域。

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作者單位

山東電子職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東省濟南市 250200