照明終端用戶對LED光源的光效、壽命、顯色性的要求日益提高,這對作為白光LED不可或缺的熒光粉的技術和性能提出更高的要求。現階段市面上常規的LED熒光粉仍然存在明顯缺陷,各企業正在尋求技術突破口,以形成新的盈利增長點,同時LED熒光粉市場技術的重心也隨之發生了明顯的變化。
國內熒光粉一線品牌企業科恒股份(股票代碼:300340)在今年6月份的光亞展上推出一種被稱為接近太陽光的綠色健康環保全光譜LED熒光粉方案,為解決目前LED光源存在的“富藍化”危害指明了方向。那么,未來這一具備高顯色全光譜特性的LED熒光粉是否將占據主流地位并引領全光譜照明新時代?
LED暗藏“富藍化”危害
自中村修二研發出高效藍光LED技術,LED照明真正走上商業化道路,進入LED照明普及時代。這一節能環保光源對人類環境產生巨大影響,若將所有照明燈具替換為LED燈,每年全球至少節約用電15200億千瓦時,可減少用煤至少5億噸,減少二氧化碳排放13億噸,減少二氧化硫排放420萬噸。而且,LED具智能可控及使用范圍廣的屬性,是未來物聯網時代、智慧城市的最佳載體,因而逐漸受各大科技互聯巨頭追捧。
LED的發展勢頭正猛,但其產生的“富藍化”藍光危害近年在業內外引起眾多輿論。研究表示,因藍光輻射的峰值波長與視網膜藍光傷害特征曲線和人體非視覺感光曲線有比較大的重合,所以過多的藍光用于室內照明,會對人的生理、心理和視神經等產生一系列影響。
一是視覺上,LED中的藍光可以穿透晶狀體到達視網膜,對視網膜造成光化學損害,加速黃斑區細胞的氧化,引起視力下降、白內障、失明等不同程度的眼疾;二是生物效應上,白光LED中大量的藍光對褪黑色素的抑制,會導致睡眠紊亂以及一系列功能失調。國內外最新的研究均表明其“富藍化”的光譜質量容易影響人的司辰節律,從而降低免疫力。
此外,LED產業經過近幾年的迅猛發展,性能大幅提升,產業化LED的光效已經可以達到239Lm/W,遠遠超過了在照明方面的應用要求。然而,在通用LED照明領域對高光效、高色溫的追逐無形中也加劇了“富藍化”的危害,人們開始重視對光品質的追求。
熒光粉是“元兇”?
眾所周知,目前常用的白光LED主要是靠藍光激發熒光粉產生多種顏色混合而成,因熒光粉可以補充LED芯片發光波長以外的不同光譜需求,搭配產生不同光色,熒光粉的質量對于白光LED起關鍵性作用。為切合終端用戶需求,下游芯片級封裝企業也對上游LED熒光粉材料提出了更高的要求。“照明對光色品質的要求重點體現在熒光粉性能要求上,如高顯色性、全光譜波長、激發效率、粒徑分布的均勻性、耐高溫特性及長時間老化的顏色漂移離散性等。”旭宇光電汽車燈事業部總經理鄧玉倉指出。
除了對熒光粉的色彩飽和度、還原度及穩定性等技術方面的要求外,瑞豐光電研發總監陳華認為熒光粉還需在性價比上進行提升。
科恒股份LED事業部總經理陳濤表示,目前市面上的LED光源所搭配使用的LED熒光粉在450-460nm的藍光下激發時,其藍光吸收轉換效率不足,主要缺少480nm-505nm的藍綠光和660nm-700nm的深紅光。尤其是色溫達到5000K以上的高色溫白光,會出現大量藍光未能被有效轉化的情況。
具體來看,不同波長的光對視網膜危害的光譜加權函數如下:
而從上表可以看出,450-460nm段的藍光危害加權函數非常高,正反映出市場上現有熒光粉方案確實存在“富藍化”危害的隱患。