突破白光LED国际专利壁垒的有效途径 Yif *"oO
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传统的照明技术是在电真空技术的基础上发展起来的，由于半导体技术的发展，电子管的电子元件逐步被晶体管所替代。和晶体管元件一样，固态照明产品与传统的照明产品相比，有明显的优势。随着节能、环保型照明需求的日益提高， 白光LED在全世界范围内正快速发展。我国是LED产业链发展较为完整的国家之一，LED的应用走在了世界各国的前列。 J`*iZvW#Bx
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在目前技术条件下，白光LED的实现主要有四种方法：一是蓝光芯片涂敷黄色荧光粉；二是紫外光芯片涂敷三基色荧光粉；三是三基色芯片组合发光；四是ZnSe芯片独立发光。目前发光效率最高和商业化程度最高的是采用蓝光芯片涂敷黄色荧光粉的产品。 QjPj[c
由于日亚、欧司朗等公司在这一领域起步较早，研发工作较为系统，在白光LED领域形成了垄断和专利封锁。假如中国的半导体照明产业无法走出自主知识产权的新路，必将重蹈中国DVD产业的覆辙。 jw
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要突破国外白光LED专利封锁，需要在实现的技术路线或关键材料方面取得突破。据国家半导体照明工程研发和产业联盟统计，我国半导体照明领域所申请的专利大部分属于产业链下游技术。由于寻找具有实用价值“新外延材料”的难度很大，研发具有自主知识产权的外延材料很难在短时间内取得突破性进展。 $c&0F,
荧光粉材料成突破专利壁垒有效途径 N:" C+ a(
白光LED实现的四种方法中，前两种方法都是通过非白光芯片激发荧光粉材料后，经过光的转换和混合后得到白光的。其中“蓝光芯片涂敷黄色荧光粉体系”可以得到目前发光效率最高和商业化程度最高的白光LED产品。因此，荧光粉材料成为影响白光LED发光效率、使用寿命、显色指数、灯光色温等光源主要指标的关键材料之一。 o K 9'
日亚、丰田合成等公司在白光LED荧光粉领域起步较早，研发工作较为系统，他们都拥有十分成熟的荧光粉生产技术；在早期技术积累的基础上，美、欧等大公司也形成了自己独特的荧光粉体系及技术；随着产业的转移、技术的扩散以及早期积累起的电子技术，台湾近10年来在LED领域异军突起，目前已形成了以台积电、亿光等公司为代表的芯片生产企业和以弘大为代表的荧光粉生产企业，他们在大陆市场都占有一定的市场份额。目前大陆大部分封装厂家采用的荧光粉都是由台湾进口。 +!0eu>~_&
近几年国内也有不少厂家从事这方面的研究，并且占领了部分市场，例如：北京中村宇极、北京有色金属研究院、南京工业大学电光源材料研究所、苏州intematix、大连路明、常熟江南等，他们在氮化物红粉、铝酸盐及硅酸盐黄粉方面都取得了较为显著的成果，部分产品的性能甚至超过了台湾的产品，其技术也已接近以日亚为代表的世界先进水平，这对提高我国LED产品的发光性能及降低成本是非常有利的。 NcM >{{8
由于化学元素的多样性和化学反应的多样性，在芯片制造技术短期内无法打破专利壁垒的情况下，采用新型荧光粉材料将成为我国白光LED产业突破国外专利壁垒的一条更为现实的道路。欧司朗公司就曾采用TAG替代YAG，有效规避了日亚公司的专利限制并能够在与日亚公司的知识产权诉讼中胜出，成为突破日亚公司专利壁垒的一个成功案例。 |3?
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另外，我国有着得天独厚的优势——丰富的稀土资源。据统计，我国的稀土储量占世界的60％，产量更是占80％以上，并且品种齐全，能够提供荧光粉科研及生产所需的各种原料，例如Y、Eu、Ce，Tb等，这是日、韩等国所无法比拟的。 :"o
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所以，在我国发展新型荧光粉材料很有可能成为成突破国外封锁的最有效地途径。国产荧光粉发展需走自主创新之路 l\$ +7| W
虽然我国的荧光粉技术已经有了较大的进步、并且形成了成熟的产品，但还是以仿制为主，无法规避国外市场的专利壁垒。 rbqo"g `
在这种情况下，国产荧光粉的发展要注重以下几个方面：一是发展荧光粉制备及后处理技术；二是新型荧光粉体系开发和涂敷技术。三是要通过产业链上、中、下游的联合攻关，寻求整体的优化和指标领先。 ug`NmIQP
南京工业大学电光源材料研究所在这方面也进行了有效的探索。通过与外延、芯片、硅胶、封装等单位的联合攻关，开发出具有自主知识产权的钨钼酸盐的红粉材料，该荧光粉能够和蓝光芯片较好的匹配，并且和YAG荧光粉有效配合封装，达到降低色温、提高显色性的目的。开发出预制型荧光粉涂装新工艺，改善了荧光粉与芯片的匹配性和荧光粉的耐热性。使用国产主要材料生产出的白光LED光效超过每瓦100流明，光源成本每流明低于6分钱，主要指标达到国际先进水平 V,ZY*f0
荧光粉涂敷光转变法是目前制造白光LED的主要途径。在这种方法中，荧光粉作为光的转换物质，所起的作用是至关重要的，它直接影响白光LED产品的主要指标。随着LED芯片技术的突破，LED发光效率将逐步接近其理论发光效率，荧光粉的性能好坏将直接决定LED光源的产品性能。目前能够匹配蓝光、近紫外光或其它芯片的荧光粉还不多，要开发发光效率高、使用寿命长、显色指数高、物理性能和化学性能更加稳定、制备工艺更为简单的荧光粉。 Ei({`^
由于化学物质的多样性，在荧光粉领域可能开发原始创新性技术，形成自主创新的专利，从而打破国外的专利封锁，走出一条中国自己的白光LED产业化道路。 ]+H ?@*b`
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（信息来源：南京工业大学电光源材料研究所）
