LED螢光粉材料不可或缺 中國初步突破國外專利限制

白光LED具有高光效、長壽命、節能環保等顯著優點，在綠色照明和信息顯示等領域具有廣闊的應用前景。目前，商用白光LED的核心材料有藍光LED晶片和螢光粉兩種，缺一不可。儘管還有許多可選的技術方案，但從發展趨勢來看，採用螢光粉結合藍光LED晶片將一直是白光LED的主流生產方式。因此，螢光粉對LED照明和液晶顯示產業而言至關重要，各國政府、研究機構和產業界都對此十分重視，投入了大量的人力、物力進行研發。

　　初步突破國外專利限制

　　目前，以稀土鈰激活的石榴石結構鋁酸釔黃色螢光粉搭配藍光LED方式產生白光的發光效率最好，然而由於該螢光粉的發光在紅色部分嚴重短缺，造成白光LED產品顯色性較差，無法利用該單一螢光粉製備低色溫、高顯色的白光LED。這種藍光晶片黃粉產品作為照明光源時，在視覺感覺上過分陰冷；作為液晶背光源時，顯示色域窄，全彩效果不好。採用藍光晶片黃粉紅粉製作的白光LED器件的顯示指數雖有大幅度提高（80以上），但是若要獲得更高的顯示指數（90以上），還必須加入綠色螢光粉。

　　在LED螢光粉開發過程中，硫化物、硫氧化物、鎢鉬酸鹽、鍺酸鹽、砷酸鹽、鈧矽酸鹽等都曾被開發和嘗試應用，但因這些體系的螢光粉各自存在穩定性差、激發效率低、成本高等缺點，均未被廣泛應用。目前，鋁酸釔黃粉以其高光效以及優良的結構和化學穩定性仍將發揮不可替代的作用，氮化物和氮氧化物螢光粉以其獨特的結構、優異的發光性能和穩定性能成為目前白光LED紅色和綠色螢光粉的研發和推廣應用重點。

　　由於我國專門、系統開展對LED螢光粉的研製開發起步較晚，國外在LED螢光粉專利方面佔據了有利地位。如具有石榴石結構的鋁酸釔螢光粉是較為傳統的螢光粉材料，因其超短餘輝特性，在20世紀60年代曾被廣泛用於飛點掃描儀，因而該螢光粉本身並不存在專利問題。而1997年，日亞採用GaN晶片搭配該螢光粉獲得白光並申請了專利。再如在液晶背光源白光LED中普遍使用的矽酸鹽體系材料在早期被廣泛用做長餘輝材料，但後來在LED用矽酸鹽螢光粉專利布局方面，國外又走在了前面。經過近幾年的發展，國內的有研稀土和大連路明分別在鋁酸鹽黃粉、矽酸鹽綠粉方面初步突破了國外的專利限制，產品質量也基本與國外水平相當。氮化物/氮氧化物螢光粉因具有激發和發射範圍寬、發光效率高、化學和熱穩定性好等優點，作為LED紅色和綠色螢光粉具有很好的市場前景。在氮化物 /氮氧化物體系專利方面，日本三菱化學等國外企業佔據了優勢，而有研稀土等單位對氮化物/氮氧化物螢光粉的組成、製備工藝進行了系統研究，也申請了一系列專利。

　　關注質量而非價格

　　與節能燈用三基色螢光粉不同，LED螢光粉有其獨特性。一是LED螢光粉僅佔白光LED 器件成本的1%～2%，LED封裝廠家首先關注的是產品質量，而非價格，因而LED螢光粉市場上只有一流產品能生存；二是LED晶片和封裝技術在不斷進步，同時要求螢光粉性能相應持續進步和變革，只有具有深厚研發積累和較強持續創新能力的企業才能生存；三是目前中國LED產品大部分是出口而非內銷，對螢光粉有專利方面的要求，沒有專利的螢光粉很難進入市場。基於上述原因，儘管國內目前聲稱可以生產LED螢光粉的廠家不下20家，除有研稀土等少數企業產品進入市場外，白光LED螢光粉的市場卻基本為日本根本化學（市場品牌為臺灣弘大）和美國英特美所佔領，國產白光LED螢光粉的市場佔有率不到20%。近年來，日本三菱化學藉助氮化物紅粉的優勢也在迅速搶佔市場份額，並且最近又宣布在西安投資設廠生產LED螢光粉。

　　有研稀土從事螢光粉的研發已有40多年的歷史，從事LED螢光粉的研發也有10多年的歷史，已在鋁酸鹽、矽酸鹽、鋁矽酸鹽、氮化物等螢光粉體系及相關LED器件方面申請了30多項中國發明專利和10多項外國發明專利，已有10多項中國發明專利和5項美國等外國的發明專利獲得了授權。通過專利的實施許可，保障了國內許多封裝大廠的出口權益。

　　根據業內人士的經驗，要提升國產LED螢光粉的市場佔有率，不僅要在現有螢光粉體系上進行努力，而且要進一步加快新型螢光粉的開發，並取得自主智慧財產權，這樣才可能在市場上獲得更多的話語權，進而進一步保障我國LED產業的健康和可持續發展。