功率型白光ＬＥＤ光源在照明中的技术探讨_led环形光源,超宇照明24&w
摘要： 结合目前LED白光生成技术，通过理论和实践研究对如何提高白光LED的发光效率、显色性做出全面的论述，进一步推进了功率型LED在照明应用中所要解决难点问题。 关键词：LED光源；发光效率；
中图分类号：TN312+.8文献标识码：C
引言
对于功率型白光LED光源而言，发光效率、单灯光通量、高可靠性、高显色性以及成本都决定着它在照明市场的竞争力。如何能制备出具有高发光效率、高显色性的白光LED，是LED能够在一般照明中广泛使用的一个前提。当前制备白光LED的方法可以分为三种：红、绿、蓝（RGB）多晶片组合白光技术;蓝光晶片加荧光粉合成白光技术；MOCVA直接生长多有源区的白光技术。
以上几种技术中，MOVCA直接生长多有源区的白光LED技术正处于研究探索阶段。虽然RGB型LED具有发光效率高、显色性好等优点，但是三种晶片性能不同，使得它们因驱动电流或温度等因素的影响而发生色漂移，影响稳定性。因蓝光晶片加荧光粉合成白光LED多应用在照明领域，因此如何提高发光效率、显色指数是本文的讨论的重点。
1 发光效率的提高跟荧光粉的选择和配制是关键
发光效率是光源把消耗的能量转换为视觉的能力。一般功率型白光LED提高发光效率的主要途径有：（1）提高晶片的发光效率；（2）将晶片发出的光有效的萃取出来；（3）将萃取出来的光高效地导出LED管体外；（4）降低LED的热阻；（5）提高荧光粉的激发效率。大量的实验证明，在其它封装条件相同的情况下，荧光粉的选择和涂敷会使得光通量有10％~20％的差异。下面我们先来了解荧光粉及其发光原理，再来探讨荧光粉的选择和配制。
1.1荧光粉
荧光粉由主体晶格（host lattice"H）与活化中心（activator"coA）构成，有时还有辅助活化剂(增感剂)。主体晶格：在激发过程中扮演传送能量的角色，例如Y3AI5O12：Ce3+中的Y3AI5O12;活化中心：可以活化主体晶格，例如Y3AI5O12：Ce3+中的Ce3+。
1.2 发光原理
荧光粉的发光原理：以功率型GaN基蓝光晶片为泵浦源激发荧光粉，产生的激发态电子直接以放光之形式回到电子基态。光激发光系统分子能级示意见图1。
1.3荧光粉的选择和配置
目前荧光粉的种类有很多，合理选用蓝光晶片最佳激发荧光粉是提高发光效率的关键。下面是不同类型荧光粉的光谱图(图２~５)。
我们采用旭明1W、400~450MW不同波长的蓝光晶片分别配置以上类型的荧光粉，各试作 10Pcs得出了下面测试的平均值结果（表1）。
结论：合理选择荧光粉颗粒大小、比重、形貌规则、辉度值、激发波长对LED的发光效率和显色性有很大的影响；发光效率与波长的关系是，只有两个波长复合成白光的情况下，450nm和580nm可获得最高效率。三波长则选择波长450nm、540nm和610nm时效率最高。颗粒大，发光效率佳、会遮光，沉降快，不易封装；颗粒适中发光效率佳、仍会沉，较易封装；纳米颗粒不易沉降，较易封装，但发光效率较低（图６~８）。
2白光LED光源在照明中显色性的控制
显色性是光源对物体真实颜色的呈现程度。太阳光和卤素灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380～780nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光及显色指数被定为Ra100。下面是日光、卤素灯、荧光灯和LED光源的光谱图(图9~12)。
将日光作为标准光源，与上列几类人造光源比较发现：卤素灯具有连续光谱，显示出比较好的显色性，其余两种光源的光谱连续不好，能量分布也不够均衡显色性较差。要改善由LED发出的蓝光激发荧光粉合成白光光源的显色性，须调整其光谱，使之在可见光连续、均衡。通过我们大量的实验得出几种改善显色性方法：对于6，500K左右色温范围，要做到显色指数>80，需选择适当的荧光粉和激发波长；在蓝光LED发光激发YAG 荧光粉发射黄绿光的基础上加红色荧光粉以补偿原有光谱中红色的不足，可以改善这类光源的显色性；优选YAG荧光粉，利用不同荧光粉的发射光谱互补光源光谱，也可以改善这类光源的显色性。
3小结
LED在照明领域中已占有一席之地，在装饰性照明和重点照明、气氛营造等方面具有独特的优点。在未来的应用中，应该抓住LED的优点，合理应用LED，同时通过对重点技术的进一步研究，进一步开拓LED在普通照明中的应用。就视觉功能的需要而言，目前LED的光通量、发光效率、显色性，为满足大面积照明的应用还需要进一步的提高。为此雷曼光电愿与同行、LED科研单位共同使LED光源成为适合人居健康的、舒适的光环境做出积极的贡献。
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