低色溫高顯色性白光LED的研究

　　鄭代順等人[11]用GaN基倒裝焊大功率藍(lán)光LED激發(fā)黃色熒光粉，同時采用AlGaInP高亮度小功率紅光LED芯片進(jìn)行補(bǔ)償來制備大功率白光LED,得到的白光的Tc和Ra分別為3,450K和93.9,器件的Φ和η為26.6 lm和19.42 lm/W,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前面提到的采用藍(lán)光LED同時激發(fā)黃色和紅色兩種熒光粉得到的器件水平，這是因?yàn)楸荛_了低效率紅色熒光粉的使用。此方法的缺點(diǎn)在于必須對藍(lán)光和紅光芯片的工作電流分別加以控制，以調(diào)整藍(lán)、黃和紅三色光的比例，從而得到高Ra白光，導(dǎo)致驅(qū)動電路相對復(fù)雜。此外，由于藍(lán)光芯片、熒光粉和紅光芯片構(gòu)成的是相對獨(dú)立的發(fā)光體，就單個器件存在空間顏色不均勻的問題，這一問題可以通過適當(dāng)?shù)年嚵信挪挤绞絹斫鉀Q。目前，紅光LED芯片補(bǔ)償法在LED器件封裝中較少使用，在高檔室內(nèi)燈具如筒燈設(shè)計中往往采用紅光LED（指單燈）補(bǔ)償法制造低色溫高顯色性的節(jié)能燈具。采用紅光LED補(bǔ)償法得到的筒燈，其相關(guān)色溫和顯色指數(shù)值如表1所示，從表1中可以看出，加了紅光LED后，顯色性提高，且色溫值也較低。

　　2 低色溫高顯色性白光LED光色參數(shù)分析及其制備

　　2.1 低色溫白光LED光色參數(shù)測試與分析

　　實(shí)驗(yàn)抽驗(yàn)了國內(nèi)不同LED封裝廠的低色溫（3,000~3,300K）白光樣品1、樣品2,采用PMS-80紫外可見光近紅外光譜分析系統(tǒng)測試并記錄了樣品的色溫、顯色指數(shù)、色比等光色參數(shù)。如表2所示，樣品1單顆光通量高達(dá)87.406 lm,但顯色指數(shù)不足50;樣品2光通量僅有22.832 lm,但顯色指數(shù)將近90.

　　如圖1所示，樣品1顯色指數(shù)較低主要是因?yàn)椋篟8（亮淺紅-紫色）、R9（深紅色）、R11（濃綠色）、R12（濃藍(lán)色）的值均較低，尤其是R9（深紅色）的值為0,說明光譜中缺少紅光和藍(lán)偏綠的光，可以通過加入激發(fā)光譜與所選擇的藍(lán)光LED的發(fā)射光譜相匹配的紅色熒光粉和綠色熒光粉來提高顯色性。

　　如圖2所示，白光LED樣品的光譜圖中，樣品1的藍(lán)光能量比樣品2要小，且黃光光譜部分相對偏向黃橙波段，也就是說紅光能量相對較低，所以顯色性較差。

　　2.2低色溫高顯色性白光LED的制備

　　實(shí)驗(yàn)采用國外瓦級InGaN基藍(lán)光LED芯片制備低色溫高顯色白光LED,在已固晶焊線后的芯片上涂敷按一定比例調(diào)配好的熒光粉和硅膠的混合物，并烘烤使其固化。采用杭州遠(yuǎn)方LED300測試樣品的光色參數(shù)，如表3所示。

　　如表3所示，白光光譜的紅色部分在初始老化時期有較明顯的衰減現(xiàn)象，光譜的變化導(dǎo)致色坐標(biāo)的漂移，使得色溫上升。而熒光粉效率的降低也導(dǎo)致了光通量和發(fā)光效率的下降。在500hrs后，衰減現(xiàn)象逐步減緩。

　　如圖3所示，在低色溫高顯色性大功率LED老化過程中，紅色部分衰減較為明顯（600~780nm），紅色比從24.5%下降到19.3%,但從表3中可以看出顯色指數(shù)仍保持80以上，滿足照明的需求。

　　3 結(jié)論

　　本文論述了低色溫高顯色性白光LED的制備方法，包括：（1）RGB三基色芯片混合成白光；（2）近紫外LED芯片激發(fā)RGB熒光粉；（3）藍(lán)光LED芯片激發(fā)熒光粉；（4）紅光LED芯片補(bǔ)償法等，重點(diǎn)分析了低色溫高顯色性白光LED的光色電參數(shù)，指出了低色溫高顯色性白光LED制備技術(shù)的難點(diǎn)，并制備了瓦級大功率白光LED,其顯色性高達(dá)93,經(jīng)過1,000小時老化后，色溫出現(xiàn)漂移，顯色指數(shù)仍高于83.