鑒于美國(guó)Intematix 公司熒光粉性能的穩(wěn)步提升,市場(chǎng)占有率的迅速擴(kuò)大, 特別是近來(lái)韓國(guó)三星強(qiáng)力推出LED 背光電視, 大量采用Intematix 專利熒光粉,Itematix的產(chǎn)品現(xiàn)已具有很高的市場(chǎng)占有率。
Intematix 深圳英特美光電有限公司總經(jīng)理劉曉博士(以下簡(jiǎn)稱劉博士)介紹,Intematix 總公司在美國(guó)加州,成立于2000 年,公司主要由美國(guó)幾家大的風(fēng)投公司投資,包括韓國(guó)三星也在公司占有重要股份。公司現(xiàn)有員工70-80 人,但其中博士就占了近30 人。公司早期從事美國(guó)能源部、國(guó)防部的一些能源、醫(yī)療、納米材料研究項(xiàng)目。其硅酸鹽熒光粉專利材料在幾年后的商業(yè)LED領(lǐng)域迅猛發(fā)展中建立了廣泛的應(yīng)用,不但性能優(yōu)異,且具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),在美國(guó)就申請(qǐng)了幾十項(xiàng)專利。
Intematix 在2007 年后開始籌建并成立了數(shù)家子公司,包括臺(tái)灣英特明光能有限公司,蘇州英特華照明有限公司,以及深圳英特美光電有限公司--作為Intematix 集團(tuán)及其子公司在華的業(yè)務(wù)及經(jīng)營(yíng)中心,公司的迅速發(fā)展,很快使Intematix 近年來(lái)一躍成為具獨(dú)特技術(shù)的世界領(lǐng)先光電子材料研究生產(chǎn)商。
核心技術(shù)推動(dòng)Intematix 熒光粉的發(fā)展
劉博士介紹,Intematix有一套獨(dú)特的材料研究技術(shù),這套技術(shù)本身在美國(guó)也是有專利的,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),這套材料研發(fā)技術(shù)能夠同時(shí)對(duì)幾百種,甚至幾千種不同組分的化學(xué)材料進(jìn)行研究測(cè)試,大大縮短了材料研發(fā)的時(shí)間(下圖一所示)。 因?yàn)闊晒夥刍瘜W(xué)材料含有眾多的元素及摻雜,如欲找到最佳的組分及組合,要進(jìn)行眾多的實(shí)驗(yàn),花很多的人力和時(shí)間,Intematix 的這套專利材料研發(fā)技術(shù),可以將別人一年甚至幾年才能完成的工作,縮短至一、二個(gè)月內(nèi)完成,這是Intematix的產(chǎn)品性能后來(lái)居上的關(guān)鍵。而且Intematix熒光粉不但性能優(yōu)異,且具有廣泛的專利保護(hù),并且全球很多大封裝廠, 包括多家中國(guó)大陸的封裝廠, 很多均有Intematix 的專利授權(quán)。

總的來(lái)說(shuō),LED 熒光粉有幾個(gè)主要分支,首先,日亞的YAG 以稀土Ce 摻雜是最對(duì)LED白光封裝最具限制力量的專利。日亞也曾對(duì)侵犯其專利的多家公司提出過訴訟,雖然YAG 材料已存在很長(zhǎng)時(shí)間,生產(chǎn)YAG 材料本身并不構(gòu)成侵權(quán),但可以說(shuō),使用YAG 熒光粉做白光LED封裝,就對(duì)日亞專利發(fā)生了侵權(quán)。對(duì)此,歐司朗公司研發(fā)了TAG 熒光粉。雖同為鋁酸鹽,但因?yàn)門AG 使用元素(TB)取代了YAG 中的元素(Y),成功的避開了日亞的專圖一利,另樹一幟。繼而,歐司朗公司對(duì)臺(tái)灣,韓國(guó)幾家領(lǐng)先的封裝公司進(jìn)行了TAG 熒光粉封裝白光LED 的授權(quán),從而使這些公司能夠合法生產(chǎn)銷售白光LED .
但遺憾的是,TAG 熒光粉性能遠(yuǎn)不如YAG,光效也相差甚遠(yuǎn),多年的生產(chǎn)及研究都沒有很大的突破,這限制了TAG 熒光粉的應(yīng)用。所以現(xiàn)在很多有歐司朗TAG授權(quán)的客戶,均開始使用Intematix 的熒光粉。
專利熒光粉的另外二個(gè)分支就是日本豐田合成和Intematix 的硅酸鹽系列,硅酸鹽系列的熒光粉與YAG及T A G 完全不同,不但是主體材料不同,顆粒度不同,而且摻雜的稀土元素也不同(Eu 而非Ce )。Intematix 的硅酸鹽熒光粉與豐田合成的不同,有點(diǎn)類似YAG 與TAG 的不同,雖同為硅酸鹽但兩公司硅酸鹽的主體成份不同,摻雜及取代的硅酸鹽中的成份元素也不同,也正是這些不同點(diǎn),使Intematix 硅酸鹽熒光粉的性能得以很大改善,得到商家廣泛的應(yīng)用。
而且Intematix 熒光粉種類比較多,但就硅酸鹽來(lái)說(shuō),最常用的是1 2 種,其中3 種綠粉,6 種黃粉及3 種橙紅粉 (如圖二所示)。

使用這些熒光粉和不同的芯片搭配,可以做成各種色調(diào)的LED ,包括色濕2000K 以上的所有白光。今年Intematix 又推出了氮化物紅色熒光粉系列,波長(zhǎng)從630nm 至670nm 不等。紅色熒光粉的推出,為高NTSC 的LED 背光大屏幕LED 電視背光,及高顯色性LED白光提供了可行的解決方案。另外,Intematix 的YAG 熒光粉系列,也以其性能優(yōu)異,價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力而著稱。不但能取代市場(chǎng)上現(xiàn)今傳統(tǒng)熒光粉廠家的Y A G 熒光粉,而且,特別是Y A G - 0 4 熒光粉系列,其光效可以超出普通熒光粉的15% 左右。在追求高光效的L E D 封裝,特別是大功率LED 上,得到了廣泛的應(yīng)用和客戶的認(rèn)可。當(dāng)然由于Intematix 的熒光粉種類較多,在選擇和使用上可能需要一定的專業(yè)指導(dǎo),剛開始使用時(shí),可能也覺得有些難度,但絕大多數(shù)的客戶,在與我們溝通和討論后,不但能得心應(yīng)手的使用,而且由于我司的熒光粉種類齊全,熟練使用后,能夠達(dá)到客戶所需求的各種目的。
Intematix 熒光粉有很多特性,但其中一個(gè)很重要的,就是短波長(zhǎng)芯片對(duì)硅酸鹽熒光粉的激發(fā)效率比較高(如圖三所示),所以我們推薦客戶盡量使用波長(zhǎng)較短的芯片,如455nm 以下,甚至450nm以下的芯片。短波長(zhǎng)的芯片激發(fā),為了達(dá)到一定的色座標(biāo)的白光,相對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)芯片激發(fā),要選擇發(fā)射波長(zhǎng)較短的熒光粉,而對(duì)Intematix 硅酸鹽熒光粉,波長(zhǎng)較短的熒光粉,光效相對(duì)又做得比較好,這也從光譜(圖三)中可以看出。從以上這兩個(gè)因素來(lái)考慮,都是吻合的一個(gè)方向,就是盡量選擇短波長(zhǎng)藍(lán)光LED 芯片來(lái)配合Intematix硅酸鹽熒光粉做白光。

Intematix 熒光粉能達(dá)到其它熒光粉不能做到的性能指標(biāo)
劉博士表示,首先一般熒光粉都是做正白L E D的,做低色溫的暖白LED 就比較困難,Intematix 熒光粉不但做正白沒有問題,其OG 系列(如O5742 和G2762 搭配),具有包彩正,光效高,穩(wěn)定性好的特點(diǎn),可以做成各種不同色溫的白光,且具有相對(duì)較高的顯色指數(shù)。
其次,對(duì)大功率LED,Intematix 有專門的熒光粉,如需要專利,可以選擇SY450-3 ,該熒光粉相對(duì)于正白的Y 系列熒光粉,具有較小的溫度系數(shù),從而在大功率L E D 較高的結(jié)溫環(huán)境中,也能保持較好的光效?蛻粢部梢赃x擇YAG - 04 系列的熒光粉,該熒光粉能夠比市場(chǎng)上現(xiàn)今一般的YAG熒光粉提高光效近15個(gè)百分點(diǎn)。Intematix的綠色硅酸鹽熒光粉是當(dāng)今轉(zhuǎn)換效率最高的熒光粉,這將在大尺寸L E D 電視背光中發(fā)揮重要的作用。也可以與藍(lán)色芯片搭配,做成各種綠色、天藍(lán)色等L E D.現(xiàn)在汽車中逐漸得到廣泛應(yīng)用。使用藍(lán)色芯片加綠色熒光粉,也可以制成單色的綠色LED ,光效可以超過100lm/W,是當(dāng)今光效最高的綠色LED 之一,雖然光譜半寬較寬,但在大光通量,如洗墻燈等的應(yīng)用中,將發(fā)揮共獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。Intematix 橘紅色熒光粉,波長(zhǎng)從585 nm 至610nm,不但是生成暖白LED 的重要元素,也可以制成水紅色、紫羅蘭、及琥珀色LED.Intematix 橘色LED,同樣是硅酸鹽成份,不含硫,穩(wěn)定性好,制作成本也比氮化物紅色熒光粉低很多,因此得到了廣泛的應(yīng)用。使用Intematix 熒光粉可以在藍(lán)光芯片上制成各種有色的LED(圖四)。

在此特別值得一提的是使用Intematix橘紅色熒光粉制成的琥珀色LED,由于藍(lán)光芯片及熒光粉光效都很高,由此制成的琥珀色LED 可以比使用四元砷化鎵基板芯片直接封裝的琥珀LED 還亮,而且,由于藍(lán)色芯片氮化鎵的禁帶寬度較砷化鎵大,由其制成的琥珀色LED溫度系數(shù)較小。四元芯片琥珀色LED 在結(jié)溫80 ℃時(shí)其亮度已經(jīng)降到了室溫時(shí)的40% 左右。而藍(lán)光芯片加熒光粉的琥珀色LED,其亮度仍保持在90 % 左右(如圖五所示)。這在一些較高溫度下使用琥珀色LED來(lái)說(shuō),如烈日下的黃色交通燈,Intematix無(wú)疑具有很大的優(yōu)勢(shì)?傊甀ntematix 熒光粉在有色LED 中的應(yīng)用,我認(rèn)為是很值得開發(fā)的領(lǐng)域。我們也希望與各廠商共同探討這方面的開發(fā)及應(yīng)用。共同努力開拓這一新的方向。

Intematix 開發(fā)出適用于不同波段芯片的“萬(wàn)能”熒光粉
Intematix 開發(fā)出適用于不同波段的單一熒光粉,能做成同一色坐標(biāo)的白光。它是同一種熒光粉,適用于一定范圍內(nèi)的不同波長(zhǎng)LED芯片,制成CIE 非常接近的白光LED,這種熒光粉換句話說(shuō)具有其生成白光LED不同芯片波長(zhǎng)變化而改變的特性,如應(yīng)用在生產(chǎn)上,也能降低由激發(fā)光波長(zhǎng)改變而引起的離散分布,從而提高量率和出貨率。如果能應(yīng)用在大圖片芯片做白光上,將大大減化生產(chǎn)工藝和成本。
劉博士講解了其原理。大家知道如果芯片的波長(zhǎng)改變,熒光粉的發(fā)光波長(zhǎng)也作相應(yīng)改變,就能在一定范圍內(nèi)達(dá)到同樣色坐標(biāo)的白光,通常熒光粉波長(zhǎng)的改變是選擇不同的熒光粉來(lái)達(dá)到的,
但是我們這種所說(shuō)的“萬(wàn)能”熒光粉,其發(fā)光波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)會(huì)隨激發(fā)光波長(zhǎng)的改變而自動(dòng)改變。激發(fā)波長(zhǎng)變長(zhǎng),熒光粉發(fā)光波長(zhǎng)也跟著變長(zhǎng),巧妙調(diào)節(jié)這一節(jié)奏,就能使組合的白光LED 的CIE 非常接近,從而達(dá)到“ 不變” 的效果。之所以尚未達(dá)到市場(chǎng)廣泛的認(rèn)可,重點(diǎn)的原因之一,就是在LED 封裝過程中,各種其它因素造成的離散性很大,有些遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了由激發(fā)光波長(zhǎng)改變成的離散性。從而掩蓋了熒光粉的自動(dòng)調(diào)節(jié)效果。而且所謂“萬(wàn)能”也是在一定范圍內(nèi)適用的。并不是對(duì)很大的激發(fā)光波長(zhǎng)改變,或各種其它原因所造成的離散性均有功效。但我們并沒有放棄,仍在不懈地與合適的廠商開發(fā)這熒光粉的應(yīng)用。
能將暖白LED顯色指數(shù)做到90以上的熒光粉
劉博士:暖白LED的顯色指數(shù)做不高,主要是缺少紅色的成份,適當(dāng)加入Intematix 氮化物紅粉,顯色指數(shù)便能有很大的提高,當(dāng)然,其它熒光粉也很重要,而且配方也有很多種,舉例來(lái)說(shuō)右圖四就是用Intematix 的 G2762、O5446 及R6733 以G:O:R =75:14:10 的配方,在450nm 藍(lán)光芯片激發(fā)下做出的色溫3000K,CRI>90 的光譜。當(dāng)然,顯色性的提高也會(huì)使光強(qiáng)有所損失。因?yàn)橐粤髅鳂?biāo)稱的光強(qiáng)值,是加入了人眼對(duì)光的敏感因子的,人眼對(duì)黃綠光最為敏感,而對(duì)紅光敏感度很低,為了提高顯色性,必須將黃色的光轉(zhuǎn)換成紅光,而同樣能量的光,紅光多了則對(duì)肉眼看來(lái)亮度就較低,LED 的流明數(shù)也就較低。所以高顯色性暖白LED亮度較低是預(yù)期之中的事,理應(yīng)如此。不過紅色熒光粉的轉(zhuǎn)換效率現(xiàn)仍較低也是事實(shí),我們也在努力改進(jìn)。
劉博士最后表示,Intematix雖然以專利硅酸鹽,氮化物熒光粉著稱。但也同時(shí)生產(chǎn)及提供YAG 熒光粉,YAG 熒光粉的生產(chǎn)在世上已有悠久的歷史,只是其在L E D 白光方面的應(yīng)用受到日亞的
專利限制。但YAG 的確是一種很好的熒光粉,它的很多性能其它熒光粉都很難超越。Intematix 的YAG-01,YAG-02 系列,其性能及成本均有很大優(yōu)勢(shì)。而YAG-04 系列可以說(shuō)是當(dāng)今光效最好的熒光粉,可供大家在適當(dāng)?shù)膽?yīng)用中選用。