白光照明LED灯温度特性的研究

分析了荧光粉转换型白光LED照明光源色坐标、显色指数、色温和发光效率与驱动电流和温度的关系。驱动电流的增加将引起蓝光波峰的长移，并随电流的增大而增大；但其对色坐标、色温和显色指并未引起较大的变化，而发光效率发生下降，主要原因为蓝光波峰的红移导致荧光粉与激发波长的不匹配，引起荧光粉发光效率的下降，这个现象在不同环境温度下的发光也得到证实，实验结果认为LED的驱动电流为20mA，温度低于50℃时具有较好的发光效率，而显色指数要通过增加红色成分来改善。     

白光LED极限流明效率的计算

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,y=0.332,显色指数为81.5,色温为5 914 K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298.7 lm,白光LED发射的总光子数为2.7×10¹⁸。在理想情况下,注入一个电子-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-孔穴对数亦等于白光光子数,进而计算出白光LED每辐射1 W的光功率所需的电功率为1.51 W,上述白光LED发光光谱对应的白光LED的电-光转换的理论极限流明效率为197.8 lm/W。     

新一代照明光源白光LED的发展概况

1概述 目前，常见照明光源存在一定的不足：真空器件体积大，易碎，发光效率低；日光灯短波紫外线激发波长更长的红绿蓝荧光粉发光，发光效率低，寿命短．体积小，效率高，能耗低，寿命长成为对未来新一代照明光源的基本要求，并且要使光源光谱的分布尽量接近太阳光谱，才能与眼睛的特性相匹配．满足这一条件最好方法就是用两种或多种色光合成白光．     

半导体量子点在白光LED器件上的应用研究

以CdSe, CuInS₂和CdS:Mn量子点为例, 本文基于量子点白光LED器件的电光转换过程, 引入量子点的“类”光谱光效率函数, 给出了该器件的色坐标、光效和量子点配比等计算公式, 理论计算结果和实验结果基本一致. 研究结果表明量子点的荧光峰位和峰宽对白光器件的显色指数有显著影响.     

白光LED衰减的光谱分析

为了研究白光LED衰减的机理,通过试验跟踪并分析了采用YAG荧光粉、荧光粉晶片、RGB三合一方式封装的PLCC-4型白光LED,以及采用YAG荧光粉封装的大功率白光LED的发射光谱老化衰减曲线。试验在相同的环境下,对上述四种类型的白光LED进行了通电老化,同一类型白光LED老化电流及时间相同,老化完成后测试其光谱分布。通过分析光谱分布曲线的变化来研究白光中各色光的衰减情况,通过对比各色光的衰减情况来推断白光LED的衰减原因。分析表明白光LED的衰减主要是由蓝光LED的衰减及荧光粉的猝灭引起:采用YAG荧光粉、采用荧光粉晶片及RGBLED封装的白光LED衰减特性基本相同,白光的衰减主要是由蓝光的衰减引起;大功率白光LED与PLCC-4型白光LED衰减特性稍有不同,白光的衰减除了因蓝光的衰减外,还有荧光粉的衰减所引起的白光衰减,而蓝光的衰减所占比例至少不低于80%。通过上述分析可以进一步推断:在散热条件足够理想的情况下,白光LED的衰减主要由蓝光的衰减引起,而随着系统温度的提升,荧光粉的衰减将加剧白光LED的衰减。所得结果将为白光LED的应用及进一步对白光LED衰减原因的研究提供了参考。     

新一代白光LED照明用一种适于近紫外光激发的单一白光荧光粉

首次报道单一Sr2MgSiO5：Eu^2 材料的白光发射性质。发射光谱由两个谱带组成,分别位于470,570nm处,并具有不同的荧光寿命,归结为处于不同格位上的二价铕离子的发射,它们混合成白光。这两个发射带所对应的激发光谱均分布在250～450nm的紫外区,利用该荧光粉和具有400nm近紫外光发射的InGaN管芯制成了白光LED。正向驱动电流为20mA时,色温为5664K;发光色坐标为x=0．33,y=0．34;显色指数为85％;光强达8100cd／m^2。实验表明,器件的色坐标和显色指数等参数随正向驱动电流的变化起伏量小于5％,优于目前商用的蓝光管芯泵浦白光LED,报道的单一白光荧光粉在新一代白光LED照明领域具有广阔的应用前景。     

传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较

研究了传统白光LED与蓝光激发的球冠形远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能,并对其机理差异展开了探讨。实验结果表明：随热沉温度和驱动电流的上升,传统白光LED的量子效率和电光转换效率急剧下降,并导致其Y/B比（Yellow/Blue Ratio）下降,相关色温上升。而在远程荧光粉白光LED中,其量子效率、光转换效率和相关色温在相同实验条件下变化幅度都较小。由光强空间分布和Y/B比空间分布可知,远程荧光粉白光LED的光强分布呈类似蝠翼分布,且Y/B比空间均匀性远大于传统白光LED。     

传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较

研究了传统白光LED与蓝光激发的球冠形远程荧光粉白光LED在不同电流、不同热沉温度下的发光性能,并对其机理差异展开了探讨。实验结果表明:随热沉温度和驱动电流的上升,传统白光LED的量子效率和电光转换效率急剧下降,并导致其Y/B比(Yellow/Blue Ratio)下降,相关色温上升。而在远程荧光粉白光LED中,其量子效率、光转换效率和相关色温在相同实验条件下变化幅度都较小。由光强空间分布和Y/B比空间分布可知,远程荧光粉白光LED的光强分布呈类似蝠翼分布,且Y/B比空间均匀性远大于传统白光LED。     

未来的照明光源--白光LED技术及其发展

白光是黑白和彩色摄像机的照明光源，可以替代白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源。介绍了白光LED技术的原理、特点、发展方向。     

基于冷暖白光LED的线性调光混合照明

为了提供高品质、更安全和智能的照明光源,基于冷暖白光LED建立了线性调光混合照明系统及其优化调光调色方法。混合照明光源以色温和明度等级分别设定光色度和光强度,更加符合人性化需求。在系统智能优化配光过程中,设定色温转换为CIE u'v'均匀色品坐标,明度转换为亮度,使优化计算更加精确。系统采用的线性调光避免了闪烁潜在的安全风险,同时配合优化算法解决了线性调光色度漂移大的问题。实验结果表明,系统混合光的色度稳定性可以保持在1阶CIE u'v'圆内,相应色度设定下的整个光强度调节范围内无可察觉的色差。理论研究和实验结果表明该混光照明系统简单可行,具有较高的实用价值。     

透镜对1W白光LED参数的影响

研究了透镜对1W白光LED光强空间分布、光通量和色温光参数的影响。研究结果表明,透镜是1W白光LED光强空间分布的决定因素,透镜的存在和选择性吸收导致1W白光LED发光效率和色温值下降。根据研究结果提出了一种不使用透镜的硅胶倒模封装形式,该封装形式的1W白光LED发光效率比有透镜时提高了6%~7%,且可以使用波峰焊和回流焊方式进行焊接。     

白光LED荧光粉涂敷工艺及光学性质

在20mA电流下,对自行设计的白光LED进行测试,发现荧光粉远离芯片封装方法与传统封装方法相比,流明效率提高了20.3%。效率的提高主要是因为减小了LED芯片对荧光粉散射的吸收。同时测得随着正向电流的增加,色坐标x,y的值逐渐减小,色温升高,而光通量呈非线性增加,流明效率逐渐下降。     

白光LED用碱土金属硅酸盐荧光粉的光谱性质

采用固相法合成了A:(SrBa)3SiO5:0.024Ce3 ,0.024Li ;B:Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 (M=Ba,Mg,Ca);C:(SrBa)3SiO5:xEu2 三个系列的硅酸盐荧光粉。测量了它们的激发光谱和发射光谱。Ce3 激活的硅酸盐荧光粉(A系列)有351,418nm两个激发峰,418nm这个峰较强。随着Ba离子含量的增加,发射光谱峰值波长出现了红移。因此,改变Ba离子的含量,可以改变荧光粉的发射峰值波长,进而调整白光LED的色坐标和显色指数等指标。Eu2 激活的硅酸盐荧光粉(B,C系列)激发光谱是从350～450nm的宽带激发。Ce3 激活的荧光粉发射峰波长要比Eu2 激活的短,在540～555nm左右,而Eu2 激活的发射峰波长在570～583nm范围。在Sr2.73M0.2SiO5:0.07Eu2 系列(B)中,M取Ba时效果较好。在(SrBa)3SiO5:xEu2 系列(C)中,x取不同值发射光谱的峰值波长和半峰全宽有所变化,但是变化的规律不是很明显。用这两种元素作为激活剂的硅酸盐荧光粉均比较适合用于近紫外、紫外和蓝光芯片封装白光LED。在Sr3SiO5:Ce3 ,Li 和Sr3SiO5:Eu2 中掺入Ba可以使发射峰红移。     

色坐标对白光LED光通量的影响

研究了在蓝光芯片加黄色荧光粉制备白光LED方法中,色坐标位置对光通量的影响。在同样蓝光功率条件下,我们对标准白光点(色坐标x=0.33±0.05,y=0.33±0.05)附近不同色坐标位置的光通量进行了计算。假设(0.325,0.332)位置流明效率为100 lm/W,计算得出,最大光通量对应的色坐标位置为(0.35,0.38),光通量为112 lm;最小光通量对应的色坐标位置为(0.29,0.28),光通量为93.5 lm。相对于100 lm的变化幅度达到18.5%。通过与实验数据的对比和分析,进一步验证了白光LED光通量随色坐标增大而增加的这一趋势。     

白光LED封装材料对其光衰影响的实验研究

为了确定不同封装材料对白光LED光衰等性能指标影响的程度,进行了不同材料支架、不同种类固晶胶,以及不同厂家荧光粉及配粉胶的对比试验。试验发现,使用铜支架比铁支架LED的光效高,在第8周时光衰比铁支架低10％;使用银浆固晶比用环氧树脂寿命长,但初始光通比环氧树脂低近1／3;不同厂家的荧光粉对白光LED光衰的影响程度不同;使用环氧树脂作为配粉胶比用硅胶寿命短,但初始光通量相对高出25％。分析认为,主要是由于不同固晶胶和支架使PN结至支架之间的热阻发生了变化,不同配粉胶在LED封装过程中烘烤温度不一样,以及荧光粉本身具有光衰特性导致了白光LED产生不同程度的光衰。因此,在进行白光LED的封装设计、制造过程中,应根据用户对初始光通量、光衰以及色温漂移等参量的重视程度综合考虑并选择相应的封装材料．     

白光LED光学仿真中的相关色温计算

光学仿真是白光LED照明设计中的一个重要方法,但色度分布的光学仿真中计算量太过庞大,以致在一般计算条件下无法得到可靠的仿真结果。为解决这一问题,本文利用色度转换关系和逐点法计算色温,引入数值拟合和像素合成两种处理方法,有效降低了光学仿真结果的涨落。通过对处理结果和实验结果在照度和相关色温两方面的对比,两种处理方法的有效性得到证明,大幅提升了基于色度配光的光学仿真计算效率。     

新型照明光源——白光LED的研究进展

介绍了实现白光LED的基本原理,指出白光LED目前存在的问题,并阐述了白光LED的发展趋势及应用前景.     

白光LED光斑均匀性的改进

用于照明领域的白光LED,其出射光斑的色度均匀性对于产品性能有着更加重要的意义.介绍了目前工业上制作白光LED主要采用的荧光粉灌封点胶工艺.并在目前主流灌封点胶工艺的基础上通过改善荧光粉层结构形状,以提高白光LED器件的出射光斑均匀性.并通过九点法对不同工艺结构下LED出射光斑的空间色度分布进行了测量和分析.通过分析,虽然采用不同的粉层结构,能够一定程度上改善白光光斑的色度均匀性.但总体上,采用这种传统的点胶工艺制作的器件的白光光斑性能不好,现有的荧光粉层灌封点胶工艺存在很大的弊端.荧光粉层的可控性是影响色度均匀性(即光斑均匀性)的主要因素,包括单个器件内的光斑和器件之间的颜色一致性都不理想.     

使用荧光颜料实现白光LED的研究

研究了利用荧光颜料和InGaN蓝光芯片制成掺杂LED,根据光转换原理,得到白光LED的可能。文章首先对比了普通方法和二次点胶法封装的LED,表明二次点胶法工艺复杂,封装的LED亮度低,不适合LED的制造。其次对普通方法封装的1/1/100,1/1/200,2/1.5/100等不同重量比的ax-17/zq-13/AB胶有机LED实验,发现2/1.5/100的有机LED色坐标(0.32, 0.30),接近等能白光点,相关色温6 290 K,接近日光,是一种比较理想的白光源。     

GaN基低色温高显色白光LED

采用440nm短波长InGaN/GaN基蓝光LED芯片激发高效红、绿荧光粉制得高显色性白光LFD,研究了不同胶粉配比对LED发光性能的影响,结果表明,A胶、B胶、绿粉、红粉比重在0.5∶0.5∶0.2∶0.03时,在440 m蓝光激发下呈现了有两个谱带组成的发光光谱,分别是峰值为535 nm的特征光谱和643nm的特征光谱,胶粉通过均匀调配后能够有效的进行混光产生低色温白光,实验中最低色温可达3 251K,显色指数高达88.8,这比传统蓝光激发YAG荧光粉制得的白光LED色温更低,显色指数提高了26%.