LED熒光粉材料不可或缺 中國初步突破國外專利限制

白光LED具有高光效、長壽命、節(jié)能環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，在綠色照明和信息顯示等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，商用白光LED的核心材料有藍(lán)光LED芯片和熒光粉兩種，缺一不可。盡管還有許多可選的技術(shù)方案，但從發(fā)展趨勢(shì)來看，采用熒光粉結(jié)合藍(lán)光LED芯片將一直是白光LED的主流生產(chǎn)方式。因此，熒光粉對(duì)LED照明和液晶顯示產(chǎn)業(yè)而言至關(guān)重要，各國政府、研究機(jī)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)界都對(duì)此十分重視，投入了大量的人力、物力進(jìn)行研發(fā)。

　　初步突破國外專利限制

　　目前，以稀土鈰激活的石榴石結(jié)構(gòu)鋁酸釔黃色熒光粉搭配藍(lán)光LED方式產(chǎn)生白光的發(fā)光效率最好，然而由于該熒光粉的發(fā)光在紅色部分嚴(yán)重短缺，造成白光LED產(chǎn)品顯色性較差，無法利用該單一熒光粉制備低色溫、高顯色的白光LED。這種藍(lán)光芯片黃粉產(chǎn)品作為照明光源時(shí)，在視覺感覺上過分陰冷；作為液晶背光源時(shí)，顯示色域窄，全彩效果不好。采用藍(lán)光芯片黃粉紅粉制作的白光LED器件的顯示指數(shù)雖有大幅度提高（80以上），但是若要獲得更高的顯示指數(shù)（90以上），還必須加入綠色熒光粉。

　　在LED熒光粉開發(fā)過程中，硫化物、硫氧化物、鎢鉬酸鹽、鍺酸鹽、砷酸鹽、鈧硅酸鹽等都曾被開發(fā)和嘗試應(yīng)用，但因這些體系的熒光粉各自存在穩(wěn)定性差、激發(fā)效率低、成本高等缺點(diǎn)，均未被廣泛應(yīng)用。目前，鋁酸釔黃粉以其高光效以及優(yōu)良的結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性仍將發(fā)揮不可替代的作用，氮化物和氮氧化物熒光粉以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的發(fā)光性能和穩(wěn)定性能成為目前白光LED紅色和綠色熒光粉的研發(fā)和推廣應(yīng)用重點(diǎn)。

　　由于我國專門、系統(tǒng)開展對(duì)LED熒光粉的研制開發(fā)起步較晚，國外在LED熒光粉專利方面占據(jù)了有利地位。如具有石榴石結(jié)構(gòu)的鋁酸釔熒光粉是較為傳統(tǒng)的熒光粉材料，因其超短余輝特性，在20世紀(jì)60年代曾被廣泛用于飛點(diǎn)掃描儀，因而該熒光粉本身并不存在專利問題。而1997年，日亞采用GaN芯片搭配該熒光粉獲得白光并申請(qǐng)了專利。再如在液晶背光源白光LED中普遍使用的硅酸鹽體系材料在早期被廣泛用做長余輝材料，但后來在LED用硅酸鹽熒光粉專利布局方面，國外又走在了前面。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，國內(nèi)的有研稀土和大連路明分別在鋁酸鹽黃粉、硅酸鹽綠粉方面初步突破了國外的專利限制，產(chǎn)品質(zhì)量也基本與國外水平相當(dāng)。氮化物/氮氧化物熒光粉因具有激發(fā)和發(fā)射范圍寬、發(fā)光效率高、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，作為LED紅色和綠色熒光粉具有很好的市場(chǎng)前景。在氮化物 /氮氧化物體系專利方面，日本三菱化學(xué)等國外企業(yè)占據(jù)了優(yōu)勢(shì)，而有研稀土等單位對(duì)氮化物/氮氧化物熒光粉的組成、制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)研究，也申請(qǐng)了一系列專利。

　　關(guān)注質(zhì)量而非價(jià)格

　　與節(jié)能燈用三基色熒光粉不同，LED熒光粉有其獨(dú)特性。一是LED熒光粉僅占白光LED 器件成本的1%～2%，LED封裝廠家首先關(guān)注的是產(chǎn)品質(zhì)量，而非價(jià)格，因而LED熒光粉市場(chǎng)上只有一流產(chǎn)品能生存；二是LED芯片和封裝技術(shù)在不斷進(jìn)步，同時(shí)要求熒光粉性能相應(yīng)持續(xù)進(jìn)步和變革，只有具有深厚研發(fā)積累和較強(qiáng)持續(xù)創(chuàng)新能力的企業(yè)才能生存；三是目前中國LED產(chǎn)品大部分是出口而非內(nèi)銷，對(duì)熒光粉有專利方面的要求，沒有專利的熒光粉很難進(jìn)入市場(chǎng)。基于上述原因，盡管國內(nèi)目前聲稱可以生產(chǎn)LED熒光粉的廠家不下20家，除有研稀土等少數(shù)企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)外，白光LED熒光粉的市場(chǎng)卻基本為日本根本化學(xué)（市場(chǎng)品牌為臺(tái)灣弘大）和美國英特美所占領(lǐng)，國產(chǎn)白光LED熒光粉的市場(chǎng)占有率不到20%。近年來，日本三菱化學(xué)借助氮化物紅粉的優(yōu)勢(shì)也在迅速搶占市場(chǎng)份額，并且最近又宣布在西安投資設(shè)廠生產(chǎn)LED熒光粉。

　　有研稀土從事熒光粉的研發(fā)已有40多年的歷史，從事LED熒光粉的研發(fā)也有10多年的歷史，已在鋁酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽、氮化物等熒光粉體系及相關(guān)LED器件方面申請(qǐng)了30多項(xiàng)中國發(fā)明專利和10多項(xiàng)外國發(fā)明專利，已有10多項(xiàng)中國發(fā)明專利和5項(xiàng)美國等外國的發(fā)明專利獲得了授權(quán)。通過專利的實(shí)施許可，保障了國內(nèi)許多封裝大廠的出口權(quán)益。

　　根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的經(jīng)驗(yàn)，要提升國產(chǎn)LED熒光粉的市場(chǎng)占有率，不僅要在現(xiàn)有熒光粉體系上進(jìn)行努力，而且要進(jìn)一步加快新型熒光粉的開發(fā)，并取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這樣才可能在市場(chǎng)上獲得更多的話語權(quán)，進(jìn)而進(jìn)一步保障我國LED產(chǎn)業(yè)的健康和可持續(xù)發(fā)展。