可調(diào)色溫、顯指的白光大功率LED封裝技術(shù)分析
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藍(lán)光LED的問世，利用熒光體與藍(lán)光LED的組合，就可輕易獲得白光LED，這是行業(yè)中最成熟的一種白光封裝方式。目前白光LED已成為照明光源，一般家用照明已成為現(xiàn)實。目前傳統(tǒng)白光大功率產(chǎn)品是采用藍(lán)光晶片激發(fā)單一黃色熒光粉，其缺點是顯色性較差；為提高顯色性，通常在黃色熒光粉中添加紅色熒光粉增加光譜中紅色成分，其缺點是由于紅色熒光粉的轉(zhuǎn)換效率低，致使整體白光發(fā)光效率降低。雷曼光電一直致力與提高顯色指數(shù)、發(fā)光效率及控制色溫的技術(shù)開發(fā)。
一、技術(shù)構(gòu)思
為提高白光大功率產(chǎn)品的顯色性并獲得較高的整體發(fā)光效率，我司采用一顆大功率藍(lán)光晶片、一顆中功率紅光晶片和一顆小功率黃光晶片集成封裝并采用熒光粉激發(fā)方式得到高光通量、高顯色性的白光LED，其封裝結(jié)構(gòu)如下圖：
圖1 白光LED封裝結(jié)構(gòu)
如上圖1在水平大功率基板上分別固一顆大功率藍(lán)光、中功率黃光以及小功率紅光，三顆晶片分別采用三條電流回路，再在其表面封裝熒光膠，藍(lán)光晶片激發(fā)熒光膠產(chǎn)生色溫在6000K左右的正白光，通過控制黃光晶片的電流從而實現(xiàn)白光色溫可調(diào)；通過控制紅光晶片的電流從而實現(xiàn)白光顯指可調(diào)。
二、技術(shù)原理分析
傳統(tǒng)白光光譜由藍(lán)光加黃光光譜組成，如圖2所示：
圖2
為提高白光產(chǎn)品的顯色指數(shù)，目前行業(yè)內(nèi)普遍通過在黃色熒光粉內(nèi)加入紅色熒光粉的方法，其光譜圖如圖3所示：
圖3
由于紅色熒光粉材質(zhì)多為氮化物或硅酸鹽，其激發(fā)效率往往偏低其老化衰減較大。
采用紅光晶片提升顯指，紅光本身對黃色熒光粉無影響及其本身亦不牽涉到激發(fā)效率問題，故可以實現(xiàn)顯指的大幅提升及對產(chǎn)品的發(fā)光效率和老化衰減沒有損失，如圖4所示：
圖4
三、實測產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析
表1-1 紅色或黃色芯片驅(qū)動電流變動對
整個器件亮度影響表(白色芯片驅(qū)動電流為350mA)
如上表1-1所示，紅光、黃光分別電流可調(diào)范圍在0~50mA之間，分別點亮紅、黃光，整顆LED器件亮度均由提升且黃光導(dǎo)致的亮度提升高與紅光，由此可分析出黃光晶片對提升產(chǎn)品的發(fā)光效率有較大幫助。
圖5
如上圖5所示，通過改變紅色晶片的電流，白光大功率LED產(chǎn)品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，紅色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產(chǎn)品的顯指得到提升，結(jié)合表1-1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術(shù)從根本上回避了黃色熒光粉內(nèi)添加紅色熒光粉以提高顯指而導(dǎo)致的發(fā)光效率下降的問題。
圖6
如上圖6所示，通過改變黃色晶片的電流，白光大功率LED產(chǎn)品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，黃色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產(chǎn)品的色溫實現(xiàn)可調(diào)，結(jié)合表1-1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術(shù)從根本上回避了黃色熒光粉制作不同色溫白光而導(dǎo)致的發(fā)光效率下降的問題。
四、總結(jié)
通過新型技術(shù)采用紅光及黃光晶片分別的電流控制從而達(dá)到了提高顯指及可控色溫的效果，并且回避了為提高顯指而犧牲發(fā)光效率的問題。通過對紅色晶片的電流控制，顯色指數(shù)最高可以做到97，但應(yīng)用時需平衡好顯指與色坐標(biāo)的關(guān)系，避免因為紅色光譜增加較多導(dǎo)致的整體色坐標(biāo)紅漂的現(xiàn)象。
隨著白光LED在照明上的應(yīng)用，客戶需求也不斷提高，我們必須不斷創(chuàng)新，提升我們的產(chǎn)品性能改善我們的工藝，盡可能滿足客戶需求。要做出高性能的白光LED產(chǎn)品，先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)直接影響著白光LED衰減和品質(zhì)，因此，好的設(shè)計加上最佳的搭配，再加上雷曼特有的制造工藝的配合是做好白光的技術(shù)關(guān)鍵所在。對雷曼人來說我們必須充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，不斷努力，加大研發(fā)，開發(fā)出更加適合客戶要求的產(chǎn)品，為國家的半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)做出貢獻(xiàn)。
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