暖白光LED光源色飄移機(jī)理分析

　　1.引言

　　隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，照明產(chǎn)品也開始向節(jié)能高效的方向發(fā)展。傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品光效低，壽命短，不利于長期發(fā)展，這就為LED照明準(zhǔn)備了市場。LED燈的光效可以達(dá)到白熾燈的8至10倍，節(jié)能燈的2倍，壽命也可以達(dá)到50000-100000小時，與傳統(tǒng)的照明產(chǎn)品相比有很大的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展和產(chǎn)品的不斷推廣，LED照明產(chǎn)品的價格不斷降低，開始邁入普通照明市場。

　　不同的空間需要不同光色的照明，選擇合適光色的光源也是燈具選擇的一個重要部分。暖白色的燈光色溫在3000K左右，光色偏黃色，可以營造溫馨的照明環(huán)境，因此受到家居照明和一部分工程照明領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。

　　暖白光LED可以通過以下幾種方法實(shí)現(xiàn)：（1）藍(lán)光LED+黃色熒光粉+氮化物系紅色熒光粉；（2）藍(lán)光LED+單一YAG橙黃粉；（3）藍(lán)光LED+黃色熒光粉+硅酸鹽橙色熒光粉；（4）藍(lán)光芯片+黃色熒光粉+紅光芯片。其中第一種方案，顯色指數(shù)高，穩(wěn)定性較高，但整體光效相對偏低，成本較高；第二種方案穩(wěn)定性高，成本低，但顯色指數(shù)較低。第三種方案成本較低，光效高，是現(xiàn)階段所有方案中光效最具優(yōu)勢的，但收硅酸鹽熒光粉本身化學(xué)穩(wěn)定性的影響，穩(wěn)定性相對較差，顯色指數(shù)低。第四種方案光效高，顯色指數(shù)高，但成本高，且難以控制光色穩(wěn)定性。綜合各種技術(shù)方案的優(yōu)劣，目前方案1和方案3已經(jīng)逐漸成為主流，前者因其在光效和顯色指數(shù)方面的綜合優(yōu)勢主要應(yīng)用在室內(nèi)主照明領(lǐng)域，而后者因其在光效方面的顯著優(yōu)勢，目前多應(yīng)用于室內(nèi)輔助照明或室外照明。

　　作為暖白光LED的主流應(yīng)用方案，在應(yīng)用中仍存在許多問題有待不斷改進(jìn)。其中最常見的一個問題是光源在長期工作中，光色逐漸發(fā)生漂移，色溫逐漸由暖白向正白變化。本文通過變色燈珠的系統(tǒng)分析，以期發(fā)現(xiàn)色漂移的內(nèi)在機(jī)制，并為提出解決方案提供參考。

　　2.實(shí)驗(yàn)方法

　　本研究中從一批發(fā)生變色的軟燈條上隨機(jī)選取了數(shù)顆發(fā)生變色的5050燈珠，如圖1所示，下方一排的變色燈珠與上面一排未變色的燈珠相比已經(jīng)發(fā)生顯著變化，由原先的橙色變成了黃綠色。

　　圖1 變色燈珠與為變色燈珠對比

　　從未變色和變色光源中隨機(jī)取4顆光源，進(jìn)行數(shù)據(jù)測試，測試數(shù)據(jù)如表1所示。對比兩組數(shù)據(jù)可以看出，變色后的燈珠色坐標(biāo)x，y值發(fā)生明顯變化，x值變小，而y值升高，色溫也由原先2940K左右升至4300K，而光效的提升則是由于色溫升高所導(dǎo)致。

　　為了進(jìn)一步分析燈珠發(fā)生變色的內(nèi)在機(jī)理，本文采用了能譜（EDS，型號為_______ ）對變色燈珠的膠體，碗杯內(nèi)銀鍍層、支架焊腳等部位進(jìn)行了元素分析，通過這些部位的元素變化的分析探索燈珠發(fā)生變色的機(jī)理。　　3.結(jié)果與討論

　　3.1 膠體部位

　　從圖2a-b中可以看出，膠體中主要包括Si、Y、Al、O等元素，由于硅膠體對X射線的阻礙，這些元素對應(yīng)的應(yīng)該是膠體中所含的YAG粉和硅酸鹽粉的構(gòu)成元素。

　　圖2（a） 膠體的SEM照片

　　圖2（b） 膠體的EDS分析圖譜

　　3.2 支架內(nèi)部鍍銀層

　　圖3b的圖譜顯示支架底部含有Y、Al、Ga、Si、Sr、Ba、Cl、S等離子，其中Y、Al、Ga、Si、Sr、Ba都是對應(yīng)熒光粉的構(gòu)成元素，而Cl和S的出現(xiàn)可能是外部環(huán)境中的S和Cl元素通過硅膠滲透進(jìn)入，并在支架表面沉積。

　　圖3（a）內(nèi)部鍍銀層的SEM照片

　　圖3（b） 鍍銀層的EDS分析圖譜

　　3.3 引腳