Желтые люминофоры, применяемые в производстве белых светодиодов

Анатолий В. Феопентов, Cентябрь 2006

Links

---

Lumileds
Nichia
Cree
Osram
Cotco
Toyoda-gosei
GELcore
Seoul Semiconductors
Intematix

Введение

Большей частью белые светодиоды изготавливаются на основе синего кристалла (InGaN) и желтого люминофора. В данное время этот способ наиболее оправдан с точки зрения эффективности и технологичности производства. В этой статье рассматриваются желтые люминофоры, используемые лидерами производства белых светодиодов.

Цель работы – прояснить, какие именно люминофоры нашли широкое применение в производстве белых светодиодов и сделать прогноз о возможных направлениях развития желтых люминофоров.

Анализ

В таблице представлены параметры люминофоров, используемых лидерами производства белых светодиодов. Данные приведены на основе информации, опубликованной производителями светодиодов.

Некоторые параметры желтых люминофоров, применяемых в белых светодиодах

¹ Длина волны максимума излучения люминофора
² Доминантная длина волны излучения люминофора
³ Коррелированная цветовая температура излучения светодиода

По спектральным данным, желтые люминофоры, применяемые большинством производителей, являются модифицированными вариантами иттрий-алюминиевого граната, легированного трехвалентным церием (ИАГ). Спектр люминесценции этого люминофора характеризуется длиной волны максимума в диапазоне 530..560 нм и доминантной длиной волны в диапазоне 540..575 нм. Длинноволновое плечо спектра имеет большую протяженность, чем коротковолновое (см. рис.).

Модифицирование спектра люминесценции ИАГ, показанное на рис., осуществляется легированием гадолинием и галлием. При этом добавка гадолиния увеличивает длину волны максимума и доминантную длину волны, а добавка галлия – уменьшает.

Интересны спектральные данные люминофора, применяемого в Cree, Inc. Судя по форме спектра⁵ и относительно большой доминантной длине волны (более 575 нм), кроме ИАГ в состав покрытия белого светодиода входит люминофор с красным спектром излучения.

Белые светодиоды, изготовленные с применением люминофора ИАГ, характеризуются коррелированной цветовой температурой излучения более 4000 К. Это наблюдается для всех вариантов, приведенных в таблице.

Прогноз

Какие еще могут быть варианты желтого люминофора для применения в белых светодиодах, кроме ИАГ? В таком применении необходимы хорошая устойчивость люминофора к температурному тушению и высокая стабильность его свойств. Поэтому привлекают внимание люминофоры на основе силикатных и оксинитридных систем.

К настоящему времени для силикатных люминофоров не достигнуто такое же высокое значение квантовой эффективности, как для ИАГ (более 90 %). Создание оксинитридных люминофоров сталкивается с трудностями из-за более сложного синтеза нитридных систем по сравнению с оксидными. Поэтому развитие в этом направлении обусловлено совершенствованием морфологии и структуры силикатных люминофоров и отработкой условий синтеза оксинитридных люминофоров.

Заключение

1. Все или по крайней мере большинство производителей белых светодиодов используют в качестве желтого люминофора иттрий-алюминиевый гранат, легированный церием.

2. Применяемый ИАГ модифицирован с помощью добавок гадолиния или галлия, что обеспечивает сдвиг его спектра люминесценции в длинноволновую или коротковолновую сторону, соответственно.

3. Люминофор, используемый в Cree, Inc., вероятно, является двухкомпонентным составом, содержащим ИАГ и какой-то красный люминофор.

4. Кроме ИАГ, возможно применение в белых светодиодах силикатных и оксинитридных люминофоров.

5. Для этого требуется совершенствование морфологии и структуры силикатных люминофоров и улучшение синтеза оксинитридных люминофоров.

Ссылки

⁴ Luxeon warm white emitter and star technical datasheets http://www.lumileds.com/docs.cfm?docType=3
⁵ XLamp 7090 Binning and Labelling (XL Series) http://www.cree.com/products/lightleds_docs.htm
⁶ Dragonpuck datasheet http://www.osram.com/products/led-systems/dragonpuck.html
⁷ Specification on LD-700AWN1–70 http://www.cotco.com/en/led_lamps_detail.asp?ID=208
⁸ Specification on NCCW022 http://www.nichia.com/specification/powerled/NCCW022.pdf
⁹ Specification on PLCC2 type white http://www.toyoda-gosei.com/led/products/pdf/E1S42-AW0C6–03.pdf
¹⁰ GELcore LLC information http://www.gelcore.com/literature/PowWhDataWEB 10_22_04.pdf
¹¹ Specification on power white LED W10190 http://www.seoulsemicon.co.kr/_homepage/home_kor/product/spec/X10190.pdf
¹² Intematix Inc. information on LED phosphors http://www.intematix.com/phosphor.html