2016-11-16
白光LED是最被人們寄予厚望的一種產品，希望它能成為取代傳統(tǒng)光源的新型綠色照明光 源，世界各國為此投入大量的人力物力，我國也不例外。大家知道，人眼所看到的白光是由多種 顏色光混合而成的，至少需要兩種色光混合，如藍光和黃光或紅、綠、黃3種光，但都離不開藍 光。只有人們成功開發(fā)了氮化物半導體LHD,出現(xiàn)了藍色LED之后，白光LED才成為可能。
藍光LED加黃色熒光粉YAG
日本日亞公司在研制成功藍光LED之后，接下來開發(fā)了 InGaN/YAG白光LED。InGaN 是高亮度的藍色、藍綠色LED材料，禁帶寬度為1.95?3.40eV,光譜能量分布在紫外光 (365nm)到紅光（635nm)區(qū)域。將釔鋁石攛石（YAG)熒 光粉涂覆在InGaN LED芯片上，再封裝起來就構成白光 LED。InGaN芯片發(fā)出藍光，其峰值波長為;lP=465nm,譜線 寬度為30mn。受藍光激發(fā)后YAG粉發(fā)出黃綠光，其峰值波 長;lp=550mn。藍光和黃綠光混合后，其光譜包括了從藍色到 紅色的全可見光波長，人眼看到的就是白光。白光LED的結 構示意圖如圖1-13所示。
藍光LED的芯片安裝在碗形反射腔中，上面涂覆以混有 YAG粉的樹脂薄層（厚度為200?500叫)，藍光LED發(fā)出 的藍光，一部分被熒光粉吸收，激勵它發(fā)出黃光，另一部分與黃光混合，得到白光。日亞公 司研制的白光LED,其光效為色溫為6 500K,響應時間為120ns。通過調節(jié)YAG 粉的化學組分和熒光粉層的厚度，可以獲得色溫為3 500?10 000K的各種光色的LED。隨 著InGaN藍光晶粒發(fā)光效率的提高，以及YAG粉合成技術的逐漸成熟，這己成為目前制 造白光LED的一種比較成熟的方法。目前在移動電話、數(shù)碼相機、數(shù)字攝像機、游戲機等 消費類電子產品中，都配備了彩色顯示屏，其背光照明就用到白光LED。
這種方法的缺點是藍光LED的光效不髙，用藍光去激發(fā)熒光粉產生黃光存在能S損耗, 所以這種白光LED整體光效不高，不如下面提到的用紫外光LED激發(fā)三基色熒光粉。其次, 由于465nm的藍光也是組成白光光譜的一部分，參與白光的配色，所以藍光晶粒的發(fā)光波長、 發(fā)光強度如有波動，對形成的光譜會有很大的影響，使不同的LED發(fā)出的白光不能完全一樣, 產生顏色偏差。在同一個LED中，熒光粉涂禝層厚度不均勻，也會造成各處的發(fā)光顏色不一 致，如中央部分涂層較薄，看起來顏色會顯得較藍（較白），而旁邊的區(qū)域粉層涂得較厚， 看起來會顯得較黃，相關色溫相差100K以上，人眼能夠明顯區(qū)分出來，即出現(xiàn)了空間色度 不均勻的情況。再次，隨著熒光粉和封裝材料的老化，會出現(xiàn)色溫漂移、光衰和壽命降低。 最后，由于是由兩波長混合出來的白光，所以它的顯色性較差，札僅為70?80,且光譜中 紅光較弱，發(fā)出的光色溫偏白，用于室內照明時，沒有通常白熾燈所發(fā)出的暖色光，人們 不太習慣。 .
為了提高顯色指數(shù)，還可以用藍光LED發(fā)出的藍光去激發(fā)三基色粉。三基色光源的最 佳組合波長為450nm、540nm、610nm,這一組合可以用AlInGaNLED發(fā)出的藍光去激發(fā) 綠光和橙黃光兩種熒光粉來實現(xiàn)，例如用藍光LED的藍光去激發(fā)SrGa2S4: En2+粉，將其 轉換為535nm的綠光，同時用藍光去激發(fā)SrS4: Eu2+粉，將其轉換為615nm的紅光。這樣 可以得到較好的白光光譜，’有較好的光視效果和顯色指數(shù)，其光譜圖如圖1-16所示，它有 3個峰值，各自對應于R、G、B三基色的峰值波長。這種白光LED的顯色指數(shù)可以提高到 接近90左右。
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