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时间:2018-07-28
《制作低色温高显色性大功率白光led的方法》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、介绍用大功率蓝光LED芯片作为发光源,用荧光粉转换法和红光LED补偿法制备低色温及高显色性白光LED的方法,并从大功率器件的性能和应用角度分析了两种方法的优缺点。氮化镓,基蓝色、绿色及紫外发光二极管(LED),开辟了LED的新市场,大功率LED照明。大功率LED照明的核心在于白光大功率LED。制作白光大功率LED的方法有红、绿、蓝三基色LED合成、蓝光LED+黄色荧光粉、紫外LED+三基色荧光粉以及多层有机电致发光(OLED)等。考虑到技术和成本的优势,目前,蓝光LED芯片+荧光粉成为白光大功率LED技术的主流。通过荧光粉转换的白光LED技术,由于该荧光粉的发射光谱中缺少红光成分,难以同
2、时实现低色温和高显色性。但人们在日常生活中已经习惯了低色温(3000K左右)的照明光源,而且高显色性光源在博物馆、外科手术等特殊照明场所有其潜在的应用前景。因此发展低色温高显色性白光大功率LED都有重要的意义。采用大功率蓝光LED芯片作为激发光源,分别用荧光粉转换法和红光LED补偿法制备了低色温及高显色性白光LED,采用同一批大功率蓝光LED芯片进行实验:(1)采用大功率蓝光LED芯片同时激发黄色荧光粉和红色荧光粉,通过调整荧光粉中红粉的比例,可以得到不同色温和显色指数的白光大功率LED。说明大功率LED的发光随工作电流及红色荧光粉含量的变化而变化。(2)用大功率蓝光LED激发加黄色荧光
3、粉,并用红光LED进行补偿,调整大功率LED芯片及荧光粉的发光强度,结果出现低色温和高显色性白光LED。如果采用较高水平的LED芯片,实验效果会更好。该白光LED以红色荧光粉的发射光谱为主,光谱峰值波长610nm,色坐标x0.4093,y0.3678。其色温和显色指数为3200K和83.2。调整两种荧光粉的比例,得到不同色温的白光LED。随着荧光粉中红粉含量的增加,更多的红色荧光粉吸收大功率LED芯片产生的蓝光后发生辐射跃迁并发出红光,导致了相对光谱的红移,同时大功率的色温逐渐降低,而LED显色指数升高。但是,由于所用红色荧光粉的量子效率较低,要产生较多的红光就必须吸收更多的蓝光,这导致
4、了器件光谱中的蓝光和黄光成分减少,器件整体光输出减少。采用大功率蓝光LED芯片激发黄色荧光粉,同时采用高亮度小功率红光LED进行补偿也可制备白光LED。为使结构更为紧凑,可以将小功率红光LED芯片粘结在大功率LED芯片上,根据实际情况,两者可以共用P电极或N电极。实验中共用了1支大功率蓝光LED芯片和5支小功率红光LED芯片,在大功率蓝光LED芯片上涂敷荧光粉时,应尽量避免将荧光粉覆盖到红光LED芯片上,避免由于荧光粉的散射和吸收降低红光LED的光输出。大功率蓝光LED采用350mA直流驱动,消耗的电功率为1.15W,5支红光LED的工作电流均为20mA,消耗的电功率之和为0.22W。其
5、色温和显色指数分别为3450K和93.9,色坐标x=0.3630,y=0.3721。器件的光通量和发光效率分别为26.6lm和19.42lm/W,远远高于采用蓝光LED同时激发黄色和红色两种荧光粉得到的器件水平。(1)采用蓝光LED同时激发黄色和红色两种荧光粉,通过提高红色荧光粉的含量,可以获得低色温和高显色性白光LED。这种方法的优点在于两种荧光粉混合均匀,使得LED器件产生的蓝光、黄光和红光在整个空间比较容易均匀混色,可以预期器件的空间色度均匀性较好。其缺点在于,目前,红色荧光粉的量子效率较低,致使整个器件的发光效率不高,加入红色荧光粉后,器件的发光效率几乎降低了一半。(2)用蓝光L
6、ED激发黄色荧光粉同时用红光LED进行补偿,也可获得低色温和高显色性白光LED。这种方法的优点在于避开了低效率红色荧光粉的使用,因此大功率LED的整体发光效率比较高。驱动电路相对复杂,不过技术上很容易实现。由于蓝光LED、荧光粉和红光LED构成的是相对独立的发光体,就单个器件来说可能存在空间颜色不均匀,但是可以通过适当的阵列排布方式解决这一问题。低色温,高显色性白色大功率LED主要采用蓝光LED激发黄色荧光粉并用红光LED进行补偿,随着红色荧光粉量子效率和稳定性的不断提高,采用蓝光LED同时激发黄色和红色荧光粉,甚至同时激发多种荧光粉也能得到性能优良的白光LED,驱动电路比较简单。另外的
7、一种思路就是通过将橙色、黄色、绿色和蓝色荧光粉涂敷在近紫外LED(UV2LED)[6]上,白光LED平均显色指数Ra=93。此时色温为3700K,颜色为很淡的红色
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