科技改變生活 日本研發具高性能陶瓷熒光片

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              日本太平洋水泥公司的子公司、從事高性能陶瓷產品業務的日本Ceratec公司,開發出了僅由高性能陶瓷成分構成母相的LED燈具用熒光板“PhosCera”(正在申請商標注冊),最近已經開始樣品供貨。Ceratec預計,能夠通過量產等實現低價格化。該公司稱“這是日本首次銷售由高性能陶瓷成分構成的LED用熒光板”。

              此次開發的熒光板主要用于采用“遠程熒光粉”方式的LED燈具。遠程熒光粉是指將熒光板與封裝了多個藍色LED元件(用作熱源和光源)的基板分離配置的方式。熒光板涂層中的綠黃紅各色熒光粉(平均粒徑為10μ~20μm)在藍色LED光源的照射下,會被激發從而發出各色光線。這些光線混合后,就會形成白色等照明光。此次開發的熒光板主要用于大型商業設施和工廠等大規模空間的LED照明器具。

              在綠黃紅各色熒光粉顆粒表面,首先包覆了一層微細的特殊陶瓷粒子(粒徑為幾nm)作為接合層,然后將這樣的顆粒與形成涂層母相的陶瓷粒子(平均粒徑為10μ~20μm)混合,并使其分散到溶劑中制成“墨水”,再利用絲網印刷法將該“墨水”涂在作為熒光片基材的耐熱玻璃表面(內側),然后干燥、燒制,形成熒光片的涂層。估計該涂層可利用陶瓷粒子的粘合功能,貼在玻璃表面。試制品上,陶瓷母相中均勻分散了綠黃紅各色熒光粉的涂層的厚度約為80μm。

              Ceratec介紹說,陶瓷粒子是形成涂層的粘合劑,其主要成分是SiO2類陶瓷,“熒光粉由YAG(由釔和鋁的復合氧化物Y3Al5O12構成的石榴石構造結晶)熒光粉和硫化物熒光粉構成”。通常,空氣中的水分容易導致熒光粉劣化,但將熒光粉混在陶瓷粒子母相中以后,可以阻擋水分,提高耐久性。

              牧田,其他公司供應的遠程熒光粉方式LED燈具估計是利用被稱作有機粘合劑的樹脂膠來固定各色熒光粉。據Ceratec介紹,“與采用有機粘合劑的產品相比,采用陶瓷粒子形成的母相后,燈具的耐熱性、耐光性和發光效率全都會提高”,尤其是發光效率會大幅提高。

              關于耐熱性,在使用試制品進行的長期耐熱試驗(溫度為150℃和200℃,干燥環境)中,經過2000個小時的暴露試驗,“相對發光亮度沒有變化”。“在采用原來的有機粘合劑的情況下,相對發光亮度會慢慢下降幾個百分點”,尤其是在200℃的溫度下,出現了在試驗中涂層從基材玻璃上剝離的情況。而樣品的“耐熱性在500℃以上”。

              在長期耐濕試驗(溫度為85℃,相對濕度為85%RH)中,“得到了2000個小時后相對發光亮度幾乎沒有劣化的結果”。可以確認,熒光粉得到了充分的保護。

              LED用熒光片用于照明器具時,顯色指數(代表所含光線的波長光譜)非常接近自然光,十分出色。通過改變綠黃紅各色熒光粉的混合比例,可以將照明光的色調等調整至最佳狀態。

              Ceratec表示,此次開發的熒光片具有出色的耐光性,因此可以用于紫外線LED和激光器等要求具備出色的耐光性的用途。

             

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