大功率白光LED在照明領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)探討

對(duì)于功率型白光LED光源而言，發(fā)光效率、單燈光通量、高可靠性、高顯色性以及成本都決定著它在照明市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。如何能制備出具有高發(fā)光效率，高顯色性的白光led，是LED能夠在一般照明中廣泛使用的一個(gè)前提，當(dāng)前制備白光LED的方法可以分為三種：紅、綠、藍(lán)（RGB）多晶片組合白光技術(shù)，藍(lán)光晶片加熒光粉合成白光技術(shù)，MOCVA直接生長(zhǎng)多有源區(qū)的白光技術(shù)。

幾種技術(shù)相比而言，除了正在處于研究探索階段的MOVCA直接生長(zhǎng)多源區(qū)的白光LED技術(shù)外。雖然RGB型LED具有發(fā)光效率高，顯色性好等優(yōu)點(diǎn)，但是三種晶片性能的不同，使得它們因驅(qū)動(dòng)電流或溫度等因素的影響而發(fā)生色漂移，影響穩(wěn)定性。因于藍(lán)光晶片加熒光粉合成白光LED應(yīng)用在照明領(lǐng)域，如何提高發(fā)光效率、顯色指數(shù)是本文的討論的重點(diǎn)。

一、發(fā)光效率的提高跟熒光粉的選擇和配制是關(guān)鍵

發(fā)光效率是光源把消耗的能量轉(zhuǎn)換為視覺(jué)的能力。一般功率型白光LED提高發(fā)光效率的主要途徑有：1>提高晶片的發(fā)光效率。2>將晶片發(fā)出的光有效的萃取出來(lái)。3>將萃取出來(lái)的光高效地導(dǎo)出LED管體外。4>將低LED的熱阻。5>提高熒光粉的激發(fā)效率。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證明熒光粉的選擇和涂敷在其它封裝條件相同的情況下光通量有10％--20％的差異。下面我們先來(lái)了解下熒光粉、發(fā)光原理、再來(lái)探討熒光粉的選擇和配制。

1、熒光粉由主體晶格（hostlattice’H）與活化中心（activator’coA）構(gòu)成，有時(shí)還有輔助活化劑或稱為增感劑。主體晶格：在激發(fā)過(guò)程中扮演傳送能量的角色。例如：Y3AI5O12：Ce3+中的Y3AI5O12?；罨行模嚎梢曰罨黧w晶格例如：Y3AI5O12：Ce3+中的Ce3+。

熒光粉的發(fā)光原理：以功率型GaN基藍(lán)光晶片為泵浦源激發(fā)熒光粉，產(chǎn)生的激發(fā)態(tài)電子直接以放光之形式回到電子基態(tài)。

合理選擇熒光粉顆粒大小、比重、形貌規(guī)則、輝度值、激發(fā)波長(zhǎng)對(duì)LED的發(fā)光效率和顯色性有很大的影響；發(fā)光效率與波長(zhǎng)的關(guān)系是，只有兩個(gè)波長(zhǎng)復(fù)合成白光的情況下，450nm和580nm可獲得最高效率。三波長(zhǎng)則選擇波長(zhǎng)450nm、540nm和610nm時(shí)效率最高顆粒大，發(fā)光效率佳會(huì)遮光，沉降快，不易封裝；顆粒適中發(fā)光效率佳仍會(huì)沉，較易封裝；奈米顆粒不易沉降，較易封裝，但發(fā)光效率較低。

二、白光LED光源在照明中顯色性的控制

顯色性是光源對(duì)物體真實(shí)顏色的呈現(xiàn)程度。太陽(yáng)光和鹵素?zé)艟椛溥B續(xù)光譜，在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)（380-780nm）范圍內(nèi)，包含著紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等各種色光及顯色指數(shù)被定為Ra100。

將日光作為標(biāo)準(zhǔn)光源，與上列幾類人造光源比較發(fā)現(xiàn)：鹵素燈具有連續(xù)光譜，顯示出比較好的顯色性，其余兩種光源的光譜連續(xù)不好，能量分布也不夠均衡顯色性較差。要改善由LED發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)熒光粉合成白光光源的顯色性，須調(diào)整其光譜，使之在可見(jiàn)光連續(xù)、均衡。通過(guò)我們大量的實(shí)驗(yàn)得出幾種改善顯色性方法：對(duì)于6500K左右色溫范圍，要做到顯色指數(shù)>80，需選擇適當(dāng)?shù)臒晒夥酆图ぐl(fā)波長(zhǎng)；在藍(lán)光LED發(fā)光激發(fā)YAG熒光粉發(fā)射黃綠光的基礎(chǔ)上+紅色熒光粉以補(bǔ)償原有光譜中紅色的不足，可以改善這類光源的顯色性；優(yōu)選YAG熒光粉，利用不同熒光粉的發(fā)射光譜互補(bǔ)光源光譜，也可以改善這類光源的顯色性。

小結(jié)

LED在照明領(lǐng)域中已占有一席之地，在裝飾性照明和重點(diǎn)照明、氣氛營(yíng)造等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在未來(lái)的應(yīng)用中，應(yīng)該抓住LED的優(yōu)點(diǎn)，合理應(yīng)用LED，同時(shí)通過(guò)對(duì)重點(diǎn)技術(shù)的進(jìn)一步研究，進(jìn)一步開(kāi)拓LED在普通照明中的應(yīng)用。就視覺(jué)功能的需要而言，目前LED的光通量、發(fā)光效率、顯色性，為滿足大面積照明的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的提高。為此雷曼光電愿與同行、LED科研單位共同使LED光源成為適合人居健康的、舒適的光環(huán)境做出積極的作用。