荧光薄膜应用于白光LED中的关键技术研究

现有白光LED制造中的蓝色芯片+黄色荧光粉+硅胶方法存在国外专利壁垒且有荧光粉不易分散均匀导致出光不易均匀有待解决的问题。课题组发明的在LED面罩溅射荧光薄膜替代传统工艺方法有望解决这些问题，但还需解决提高薄膜溅射效率、LED结构匹配设计与提高出光效率等关键技术问题。本项目将针对这些关键问题展开较为系统的研究，拟采用粉末靶、优化溅射参数等方式获得高质量的荧光薄膜，采用添加过渡层、薄膜图案设计、二次光路设计等方式获得高发光性能的白光LED。通过本项目的研究，将对荧光薄膜在白光LED中的实际应用提供理论指导，以突破技术发展的瓶颈，规避国外专利壁垒。本项目预期发表在Journal Citation Reports 2区以上期刊的论文超过6篇，申请发明专利1项，培养博士2名，硕士8名。

现有传统白光LED 制造中的蓝色芯片+商业黄色荧光粉+硅胶方法存在国外专利壁垒且有荧光粉不易分散均匀导致出光不易均匀的关键科学问题。本项目基于课题组发明专利技术，采用在LED 面罩溅射荧光薄膜替代传统工艺方法，创新性地采用粉末靶材射频溅射技术，实现了沉积速率达到40nm/min的YAG：Ce3+荧光薄膜制备，成功解决溅射速率的关键问题。同时项目研究了YAG：Ce3+荧光薄膜制备工艺与性能的影响，获得了YAG：Ce3+荧光薄膜的优化制备工艺，掌握了YAG：Ce3+荧光薄膜结构与发光性能之间的影响规律和相互作用。结合白光LED结构匹配设计，有效提高了YAG：Ce3+荧光薄膜的出光效率，形成了具有自主知识产权的YAG：Ce3+荧光薄膜制备技术。采用课题技术封装的白光LED得到了色度坐标为 (0.345, 0.328)、色温为5857的理想白光，其显色指数达74，发光效率达88 lm/W。另外，本课题还实现了不同粒径尺寸的YAG：Ce3+微纳米荧光粉体的水热均匀沉淀法和熔盐法制备，并进行了粉体材料的中试，并对粉末靶材射频溅射YAG：Ce3+荧光的机理进行了初步研究, 并发展了溶胶凝胶法制备YAG：Ce3+荧光薄膜技术。通过本项目的实施，有效规避当前白光LED 产品的专利壁垒问题，成功实现“LED产品及其制造方法”发明专利在企业的转让实施许可，并为荧光薄膜在白光LED 中的实际应用提供理论指导和产业应用依据。.得到本国家基金的资助，项目负责人和参与人员共计发表学术论文13 篇，其中SCI论文11 篇（含在Journal Citation Reports 2区以上期刊的论文8篇），申请发明专利6 项，获授权发明专利1 项，实施专利转让1 项，累积培养硕士研究生8 名，博士研究生2名。