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1、第30卷第1期发光学报Vol130No112009年2月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEFeb.,2009文章编号:100027032(2009)0120077204白光LED极限流明效率的计算11,21,21,21113褚明辉,吴庆,王建,黄先,刘学彦,申德振,蒋大鹏(1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:对蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法的流明效率进行了理论计算。根据光度学原理,我们考虑到视觉函数V(λ)的修正,以色坐标为x=0.325,
2、y=0.332,显色指数为81.5,色温为5914K的白光LED发光光谱为依据,计算了白光LED流明效率的理论极限:得出每瓦白光LED辐射光功率产生的光通量为298.718lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10。在理想情况下,注入一个电子2孔穴对产生一个蓝光光子,设荧光粉的量子效率为1,因此,注入的电子2孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1W的光功率所需的电功率为1.51W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电2光转换的理论极限流明效率为197.8lm/W。关键词:白光LED;光通量;流明效率中图分类号:O482.31;TN312.8P
3、ACC:3250F;7855文献标识码:A在“十一五”结束时,白光LED的流明效率将达到1引言130lm/W。半导体照明具有无毒、寿命长,高效节能、工作为照明光源,LED的流明效率是首要关注作电压低等诸多优点,其巨大的市场潜力一直受的指标。许多文章都专门讨论或涉及到LED的[9,10]到各国政府的广泛关注。1993年,日本日亚化学流明效率。但是,半导体照明光源流明效率公司成功开发出GaN蓝色发光二极管(LED),之有多大的发展空间,它的理论极限是多少,目前还3+后利用蓝光管芯激发YAG∶Ce黄光发光粉,研没有系统的计算结果。开展这些方面的研究,无发出了白光LED。这
4、为半导体固态照明时代的论从学术上和未来产业发展上都具有十分重要的[1]到来带来了希望,随即也引发了一场半导体照意义。我们采用已商品化制备白光LED的方法,[2～8]明研究的热潮。美国在2002年制订了半导即蓝光芯片加YAG发光粉方法制备了白光LED,体照明发展规划,在规划中明确提出了未来20年并利用光度学原理,对研制的白光LED的流明效半导体照明的发展目标,预计到2020年半导体照率进行了理论计算和分析,给出了用上述方法制明光源的效率达到200lm/W。随着相关研究工备的白光LED的极限流明效率的值。作的迅速开展,美国在2006年3月,对发展目标2理论计算进行了调整
5、,预计到2010年半导体照明光源的效率分别达到119lm/W(实验室水平)、92lm/W2.1流明效率的理论极限(商用冷白光)、72lm/W(商用暖白光)。从两份在光度学研究中,引入了光谱光视效率函数发展规划的变化来看人们对半导体照明的认识已V(λ)来表示人对不同波长光敏感程度,流明是照经逐步深入和理性化。我国对半导体照明工程也明领域的一个特殊单位,它主要反映外界光源对给予了高度关注,“国家半导体照明工程协调领人视觉的刺激,因此,流明效率的实质就是受光谱导小组”对半导体照明提出了明确的目标:预期光视效率函数V(λ)修正后的光源能量效率,光收稿日期:200821022
6、5;修订日期:2008212224基金项目:褚明辉(1975-),女,吉林白城人,博士研究生,主要从事白光LED的研究。作者简介:吉林省科技发展计划重点资助项目(20070317)E2mail:chumh@ciomp.ac.cn3:通讯联系人;E2mail:jdp863@ciomp.ac.cn,Tel:(0431)8617629978发光学报第30卷源流明效率的计算结果只取决光谱光视效率函数从计算结果可以看出,每瓦白光LED的辐射功率V(λ)和光源的光谱能量分布。图1给出了光谱可以产生298.7lm的光通量。也就是说白光光视觉函数V(λ)。从视觉函数上可以看出,人L
7、ED光功率为1W对应的流明效率为298.7眼最灵敏的波长为λ=555nm,所对应的光谱光lm/W。视效率函数V(555)=1。光源的流明效率可以通过式(1)求得:700700
