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低色温高显色性白光LED的研究

作者: 时间:2010-08-30 来源:网络 收藏

  采用类似方法,Takeshi FUKUI等人[9]的研究表明,近紫外激发分层的三基色荧光粉(ML-R/G/B)产生的白光效果比激发混合的三基色荧光粉所产生的白光要好。实验测得近紫外激发分层的三基色荧光粉(R/G/B)获得的白光的Tc和Ra分别为2,613K和94,光通量为8.22 lm,而激发混合的三基色荧光粉获得的白光的Tc和Ra分别为4,375K和83,光通量为7.82 lm.这是因为在混合RGB荧光粉的LED中,红色荧光粉会吸收周围附近蓝、绿色荧光粉被紫外激发的蓝、绿光,而在分层的R/G/B荧光粉的LED中,由于红色荧光粉在最底层,不会吸收上层的蓝、绿荧光粉被紫外激发的蓝、绿光。除了用近紫外LED激发三基色荧光粉外,Jong Su Kim等人[10]采用375nm近紫外LED芯片激发Sr3MgSi2O8:Eu2+(蓝和黄)或Sr3MgSi2O8:Eu2+,Mn2+(蓝、黄和红)单一白光荧光粉,获得的白光LED在 Tc=5,892K下的Ra=82,在Tc=4,494K下的Ra=92.

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/169211.htm


  这种方法的优点是:(1)在低色温情况下,显色指数高;(2)光色与色温可调。其缺点是:(1)高发光效率的功率型近紫外LED芯片不容易制作,价格昂贵;(2)封装材料(如硅胶等)在紫外光的照射下容易老化,寿命缩短;(3)近紫外激发的RGB荧光粉光转换效率不高;(4)存在紫外线泄漏的安全隐患。


  1.3蓝光LED芯片激发荧光粉


  1.3.1 蓝光LED激发单色荧光粉


  目前,白光LED主流的制备方法是蓝光LED芯片激发YAG:Ce3+黄色荧光粉。郑代顺等人[11]采用蓝光LED分别激发两种单色黄色荧光粉YAG:Ce3+,得到的白光LED的Tc和Ra分别为5,000K、64.6和4,000K、69.3,但其器件的光通量Φ和发光效率η达到了27.7 lm、23.98 lm/W和25.5 lm、22.91 lm/W.该方法的优点是可获得光通量和发光效率较高的白光;缺点是难以得到低色温高显色性的白光,由于光谱中缺少红光成份,所以色温高而显色性差。目前,蓝光LED芯片和YAG:Ce3+黄色荧光粉混合的方案难以实现在4,000K以下的低色温且Ra>80高显色性的白光LED[12].


  1.3.2 蓝光LED激发双色荧光粉


  郑代顺等人[11]采用蓝光LED芯片激发黄色和红色荧光粉得到的白光LED的Tc和Ra分别为3,200 K和83.2,但由于目前红色荧光粉的转换效率较低,在同样的工作电流下,器件的Φ和η只有14.1 lm和12.72 lm/W.吴海彬等人[13]采用红、绿两种荧光粉通过蓝光LED激发制成1W白光LED,并通过合理匹配红、绿荧光粉和硅胶三者之间的比例,可以实现在2,700~13,000K之间的任一色温区,显色指数均能达到90以上,在4,000K以下的低色温区,显色指数可以达到96.但是在4,000K以下的低色温区,其发光效率较低,且20 lm/W,这是因为红、绿荧光粉转换效率较低。Rong-Jun Xie等人[14]采用蓝光LED芯片激发Ca0.995Yb0.005Si9Al3ON15和Sr2Si5N8:Eu2+两种氮氧化物/氮化物荧光粉获得了色温可调(2,700~6,700K)、显色指数较高(82~83)的白光。同样该方法的缺点是粉体的转换效率不高,发光效率有待提高。


  1.3.3蓝光LED激发三色荧光粉


  Naoki Kimura等人[15]采用蓝光LED芯片激发β-SiAlON:Eu绿色荧光粉、Ca-α-SiAlON:Eu黄色荧光粉和CaAlSiN3:Eu红色荧光粉,获得了色温从冷白到暖白可调、显色指数为80的白光。该方法的优点是可以通过调整三种荧光粉的比例来获得一定范围的可调色温;缺点是荧光粉的转换效率不高,粉体不易混合等。


  1.3.4蓝光LED激发四色荧光粉


  Naoki Kimura等人[15]通过蓝光LED激发四种混合的氮氧化物/氮化物荧光粉(β-SiAlON:Eu绿色荧光粉、Ca-α-SiAlON:Eu黄色荧光粉、CaAlSiN3:Eu红色荧光粉和BaSi2O2N2:Eu碧蓝荧光粉)制备出在宽范围波动的色温下(2,900~7,000K)高显色指数(95以上)的白光LED.特别是获得了色温Tc为2,900K和显色指数Ra为98的白光LED,而且光效也较高,达28 lm/W.这是通过调节四种荧光粉的比例来获得的不同色温下不同显色指数的白光LED.


  采用蓝光LED激发四种混合的氮氧化物/氮化物荧光粉,其优点是可以在低色温的情况下获得较高显色指数的白光LED,且色温可调,缺点是该方法所采用的荧光粉制备技术不成熟,且多种粉体混合较为困难。



关键词:LED

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