白光 LED 由于其節(jié)能、環(huán)保以及壽命長等特點已成為下一代照明，目前白光 LED 主要采用藍光芯片激發(fā) YAG:Ce3+黃光熒光粉的方式，但 YAG:Ce3+熒光粉的發(fā)射光譜中紅光成分不足，導(dǎo)致采用單一 YAG:Ce3+熒光粉無法獲得低相關(guān)色溫(CCT <4500 K) 、高顯色指數(shù)( CRI >80)的暖白光，因此限制其應(yīng)用于室內(nèi)通用照明中。

為解決這一項問題，要在元件中添加適當(dāng)?shù)募t光熒光粉，以補充紅光成分，從而制備出低色溫與高顯色指數(shù)的暖白光 LED。目前性能較好的商品化紅光熒光粉主要為稀土摻雜之氮(氧)化物材料，但該類熒光粉存在發(fā)射頻寬過寬、制備需要高壓等局限，導(dǎo)致其流明效率偏低且價格昂貴。因此開發(fā)能被藍光晶片有效激發(fā)的低成本、窄帶發(fā)射紅光熒光粉尤其是替代稀土發(fā)光材料就成為人們關(guān)注的焦點， 這也是提高暖白光 LED 流明效率的關(guān)鍵。

中科院福建物構(gòu)所陳學(xué)元教授與臺灣大學(xué)化學(xué)系劉如熹教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次利用高效離子交換方法，成功制備出 Mn4+摻雜的K2TiF6， K2SiF6， NaYF4 與 NaGdF4 紅光熒光粉， 該類熒光粉于~460nm 具有強吸收帶(頻寬~50 nm) ，非常適合藍光芯片的激發(fā)，同時其發(fā)射為~630 nm 之尖銳譜線紅光發(fā)射，相比氮(氧)化物紅光熒光粉具有更高的流明效率。

K2TiF6:Mn4+熒光粉室溫下的發(fā)光絕對量子效率達到 98%， 優(yōu)于大部分現(xiàn)有的紅色熒光粉，同時該熒光粉具有很好的熒光熱穩(wěn)定性，其在 150 度下的發(fā)光強度達到室溫下的 98%。利用該紅光熒光粉與YAG:Ce3+黃色熒光粉組合封裝的暖白光 LED 于 60 mA 驅(qū)動電流、色溫 3556 K， 顯色指數(shù) (Ra) 81 的條件下， 流明效率高達 116 lm/W。研究團隊所開發(fā)的離子交換制備方法簡單， 于室溫與常壓下即可制備，且原材料價格便宜，因此具有很好的市場應(yīng)用前景。