低色温(3450～2700K)白光LED的发射光谱和色品质特性

本文报告蓝色InGaN基芯片和光转换黄绿色和红色荧光体结合的属于3450K、2900K及2700K低色温、高显色性白光LED的发射光谱、色品坐标、显色指数Ra、光效η等性质以及这些光学特性与正向电流IF的关系.揭示这些关系的变化及相关色温差ΔTc的变化规律,并对这些结果进行讨论.在IF=20mA下,3450K、2900K及2700K低色温白光LED的光效η(lm/w)分别为56.4、51.1及43.3,它们的Ra均为85左右.     

高亮度白光LED混色理论及其实验研究

针对LED在智能照明领域的革命性发展趋势,提出了采用不同色温白光LED进行混色并实现色温可调的理论.实验采用低色温(2700～2900K)和高色温(7000～8000K)两种白光LED样品进行串联和并联混色,研究混色后白光LED的光谱、色温、色坐标和显色指数及其随正向电流变化的调光效果；并通过光谱函数拟合理论计算验证混色后光谱、色温和色坐标.结果表明:混色后绝对光谱符合各白光LED绝对光谱的叠加；实验与理论计算光谱均方差基本一致；混色后色坐标符合各高低色温白光LED色坐标连接的直线上,实验与理论计算误差小于0.9％；并联混色比串联混色可调色温范围大,在2700～6000 K以上；串并联混色后都有较好的显色指数,串联混色显色指数均保持在80以上,并联混色显色指数保持在75以上.     

全光谱白光LED的混色研究

目前市场上全光谱白光LED能够做到在可见光范围内光谱连续,接近太阳光光谱。采用一种这类全光谱白光LED进行混色的方法,通过理论计算与实验测试研究了不同色温的全光谱白光LED混色后光效、色温Tc及显色指数R_a的变化。实验采用3 000,4 000 K和5 000 K三种全光谱白光LED样品进行混色,通过控制工作电流和不同组合方式研究全光谱白光的混色效果。理论与实验表明:理论计算值和实验测试值一致;电流的改变对色度学参数几乎没有影响;混色后白光光效能保证在100 lm/W以上;色温可以实现在3000～5 000 K可调;显色指数Ra可以高达92～97。     

PWM调制占空比对混合白光LED光源光色度的影响

脉冲宽度调制(PWM)是LED照明光源智能控制的常用方法,为了准确控制混合白光LED光源的光度和色度,本文研究了基于两种不同色温白光LED的混合光源双通道PWM调制光色度理论模型,推导出混合光源色坐标、相关色温、最大亮度与双通道调制脉冲占空比比值的关系式。采用暖白光(色温3282K)和冷白光(色温12930K)两种白光LED进行混色实验,通过单片机控制脉冲宽度实现占空比可调。结果显示实验测量值与理论计算值吻合很好,证明理论模型的正确性。实验结果同时表明采用双通道PWM调节混合光源的色坐标和色温时,在相关色温4233K~7316K范围内可以保证光源亮度(光通量)输出值不低于最大值的70%。     

白光LED照明色温调节方法的研究

通过建立驱动电流与LED白光光谱的色坐标的关系曲线,得到了两种色温白光LED的各路驱动电流与混合色温的关系,进而调节白光LED色温从2700K到6500K。     

八基色合成全光谱白光的两步优化算法

提出了八基色合成全光谱白光LED的优化算法,根据8种初始光谱和9种目标色温的色坐标,反推初始光谱的最佳混色比例。结果表明该,八基色合成白光LED可实现色温调节范围2 700 K～6 500 K,显色指数a大于97,特殊显色指数R9和R12均大于96,与标准黑体线的距离小于0.001,全面优于三基色和两基色合成白光方案。     

基于高显色指数白光LED的混色研究

采用基于低色温高显色性白光LED(Light Emitting Diode)的混色方法,通过实验到理论计算研究了不同色温白光LED混色后色温T_C、显色指数R_a以及蓝光危害辐射值的变化。进一步研究了不同电流下显色指数及其蓝光危害的变化情况。采用低色温(2 200 K、2 700 K、4 000 K)三种白光LED样品进行并联混色,通过控制正向电流来观察和记录显色指数变化及其调光效果,再通过MATLAB计算出所产生的蓝光危害光辐射值的变化情况。实验结果表明:选取R_(a1)94,R_(a2)95,R_(a3)93,两两混合,可得到R_(a12、13、23)95,且随电流变化,蓝光危害辐值较小的,高显色指数、且同时满足健康照明需求的优质白光。     

可调色温白光LED能效和显色性仿真分析(英文)

白光LED的能效和显色性是其作为普通照明光源最重要的两项指标,对于可调色温的白光LED照明光源,同时实现高能效和高显色性非常重要。多芯片白光LED的色温、能效(辐射光效)和显色性可以通过选择LED芯片的峰值波长以及改变各个LED芯片的相对功率来进行调节与优化。本文提出了一个新的更接近实际的LED相对光谱功率分布曲线数学模型,在此模型的基础上利用软件仿真的方法分析了可调色温白光LED的能效和显色性,并且给出了几个比较满意的典型结果,可用于指导白光LED的设计,而且运用此方法还可以预测出白光LED在某些物理条件下的极限能效。     

基于电流和双高斯模型的RGB LED光谱仿真与研究

为了探究电流改变对RGB LED芯片光度学、色度学参数产生的影响以及双高斯模型在不同电流下对RGB LED芯片光学特性的预测准确性。结果表明,随着驱动电流IF的增加,红光光谱向长波方向移动,绿光和蓝光光谱产生蓝移,RGB LED芯片的半高宽呈线性增加。不同电流下,双高斯模型拟合得到的光谱与实测光谱接近,红色芯片拟合光谱与实测光谱的相关系数最高为0.993257,绿色为0.994372,蓝色为0.992654,色品坐标(x,y)误差均在3%以内。RGB LED混合高、低色温白光,拟合光谱与实测光谱的相关系数在0.984267以上,拟合色坐标与实测色坐标接近。双高斯模型适用于不同电流下RGB LED混合白光设计,具有一定的理论指导和实践依据。     

超高显色指数、全光谱白光LED封装技术

选取可被蓝光激发的几种重要的LED用荧光粉,研究不同搭配方案对白光LED显色指数R_a,特别是特殊显色指数R_(12)的影响规律,为实现超高显色指数、全光谱白光LED提供封装方案。采用蓝光LED芯片搭配铝酸盐黄绿粉Y_3(Al,Ga)_5O_(12):Ce~(3+)+氮化物红粉(Sr,Ca)AlSiN_3:Eu~(2+),通过调节荧光粉波段及配比,分别在色温T_c=6 000 K、4 000 K、3 000 K时研究实现超高显指的封装方案;添加氮氧化物蓝绿色荧光粉BaSi_2O_2N_2:Eu~(2+),采用蓝光LED芯片+氮氧化物蓝绿粉+铝酸盐黄绿粉+氮化物红粉的封装方案实现全光谱;对添加氮氧化物蓝绿粉对R_a和R_(12)的影响关系进行分析讨论。实验结果表明,添加氮氧化物蓝绿粉后,对白光LED的R_a和R_(12)均有较大的提升作用,并且随色温的升高,对显色指数的提升作用逐渐增强,在T_c=6 000 K、4 000 K、3 000 K时,R_(12)分别增加了22、9和2,特别是在正白色温下,显色指数R_a增幅达到6.7。     

五基色LED照明光源技术进展

现有的白光LED是通过蓝光LED激发黄色荧光粉获得的,虽然其光电转换效率已远超白炽灯和日光灯,但其显色指数、色温和光效之间难以协调发展。采用多色高效率LED(红、黄、绿、青、蓝光)可合成低色温、高显色指数、高光效、对人眼安全与舒适的全光谱无荧光粉白光光源,是下一代高品质光源。其难点在于获得高光效黄光LED。目前我们在黄光LED光效提升方面取得重大突破,获得了电光转换功率效率高达21.5%的硅衬底InGaN基黄光LED(565nm,20A/cm~2),对应130 lm/W,远好于文献报道和可查询到的最高水平。基于红、黄、绿、青、蓝五色LED芯片合成的白光灯珠,显色指数94.8,色温3 263K,光效100.5 lm/W,达到了实用化水平。无荧光粉五基色LED照明技术省去了稀土这一稀缺资源,具有现实价值和战略意义,同时在可见光通信、情景照明、智能照明方面有优势。     

双路不等功率恒定电流输出的LED驱动电路设计

我们提出了在LED光源中加入一组红光LED芯片,并在荧光粉层中减少红色荧光粉的使用量。实验得出,这种光源具有高显色指数、高光效的优点。要实现白光LED达到不同的色温,蓝光LED和红光LED的电流要求不一样,因此设计了一种双路不等功率恒定电流输出的LED驱动电路,能同时为LED光源的蓝光LED和红光LED提供不同的恒定工作电流。封装后的白光LED经过测试结果表明,所设计的电路能够满足白光LED高显色指数、高光效的要求,能够广泛应用于商业照明场合。     

高显色指数白光LED用组合荧光材料的研究

介绍高显色性的白光LED。通过涂敷红色、黄色、绿色和蓝色荧光粉的近紫外LED制成的白光LED平均显色指数(CRI)达94.2,是迄今为止白光LED在色温为5500K的情况下获得的最高值。为更好的了解Ra(平均CRI),制作一个CRI模拟器,模拟高显色性白光LED的光谱分布。通过这种模拟方法获得的光谱分布是非常实用的了解标准高显色性白光LED性能的样例。     

三通道六色LED合成高品质白光的模拟和计算

综述了近年来LED白光混色技术的最新进展,提出了一种三通道六色白光LED混色方案,并将其与其他三种白光LED混色方案进行比较分析。这种全新的白光LED混色方案的显色指数和R9均大于85,色温调节范围为2000~10000K,与黑体线的色容差小于3,明显优于其他三种方案。     

荧光粉封装工艺对白光LED的性能调控

高品质照明是未来照明的发展趋势，人们对光品质、光环境的要求将进一步提高。相比传统照明，利用蓝光发光二极管(LED)芯片激发不同荧光粉转换为高效稳定的白光LED具有更节能、环保的优势。通过蓝色LED芯片激发荧光粉进行封装实验，研究荧光粉封装工艺对白光LED性能的影响。实验结果表明：改变荧光粉种类和涂敷量均会对白光LED色温、显色性、光效等相关参数产生影响。随着涂敷量的增加，导致色温下降。加入红色荧光粉可以提高显色性，黄色荧光粉有助于提升光效。     

Ce,Gd∶YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn~(4+)红色荧光粉的制备及其光电性质的研究

采用提拉法生长共掺Ce和Gd的钇铝石榴石单晶(Ce,Gd∶YAG),开展了白光LED用新型YAG单晶复合K_2SiF_6∶Mn~(4+)荧光粉材料的制备和光谱性能研究。检测到Ce,Gd∶YAG单晶在激发波长为460 nm处有强烈的激发带,可证实存在能量传递。发现当Y~(3+)部分被Gd3+取代后,发射峰向长波长方向移动。研究了Ce∶YAG单晶厚度的变化对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响,发现Ce,Gd∶YAG单晶制备的LED器件发光中红光成分还是不够。为了缓解白光LED用Ce,Gd∶YAG单晶仍然缺少红光的问题,采用丝网印刷法将红色荧光粉K_2SiF_6∶Mn~(4+)印刷在Ce,Gd∶YAG单晶衬底上制备白光LED。研究了不同含量的K_2SiF_6∶Mn~(4+)红色荧光粉对其色坐标、亮度、发光效率和色温的影响。研究发现,随着含量的增加,器件的发光由冷白光逐渐向暖白光区域移动,色温有所降低,显色指数上升。Ce,Gd∶YAG单晶复合红色荧光粉的思路可以对LED照明发暖白光有所参考。     

高显指LED灯具的研究与开发

目前市场上使用的白光LED大部分是使用蓝光芯片激发黄色荧光粉这一传统方式获得,虽然这种LED制作工艺成熟、成本低、光效高,但显色指数并不理想,不能满足优质照明要求。本文提出一种提高灯具显色指数的新方法,在常规白光LED中加入红光LED提升白光光谱中的红光成分,加入绿光LED提升混光系统的光色品质。通过实验找到混光系统显指最高且光色品质最佳时的光通量比例为Φ_W∶Φ_R∶Φ_G=7.12∶1∶1。运用此方法,开发一款3 500 K色温高显指(90以上)灯具。与其他方法相比,本方案更易于实现,为高显色性高光色品质的照明灯具研究提供了新的思路。     

商用白光LED灯的特性研究

研究了集成封装的大功率白光LED灯的光色电特性。在相同测试环境条件下。测试并比较了采用铜基板和铝基板封装的3W功率白光LED灯的光电参数,分析发现．随着驱动电流的增加．发光效率降低。并且两种材料基板的发光效率降低程度不同。对配有不同规格散热器NLSD灯,工作4小时内光通量、色坐标以及色温等光色参数进行溺试．并分析光色参数与散热器温良的关系,发现自光LED灯的平衡状态温良随着散热器规格相异而不同。研究结果还发现．不同的热平衡温度对LED灯的光通量衰减影响程度不同。结果表明,对于大功率白光LED灯．使用高热导率的铜基板比铝基板可获得更好的散热效果;湿度是造成大功率白光LED光通量衰减的重要原因;散热器温度的变化对照明用白光LED灯的色坐标和色温影响较小。     

白光LED滴胶灯带色温漂移现象规律的初步探讨

研究用于白光LED滴胶柔性灯带的色温漂移现象,同时对硅胶、聚氨酯、硅橡胶、有机硅胶材料用于滴胶灯带上产生色温漂移的实验数据进行科学总结和分析;测试各种材料制备的白光LED灯珠在滴胶前的基本光学参数、色温、色坐标参数,对比滴胶后的白光LED灯珠的基本光学参数、色温、色坐标等,研究不同色温的白光LED灯珠的测试数据;对结果进行分析,发现滴胶灯带在滴胶后色温相对滴胶前LED灯珠色温呈非线性升高趋势。总结这种材料用于白光LED滴胶灯带产生色温漂移的共同规律,根据实验数据和体现出的规律,结合材料学、光学、光度学原理进行初步分析和讨论,色温漂移是由于材料对不同波长的吸收不同,同时光线的颜色刺激值随波长而变化共同导致的结果.     

暖白LED极限发光效率的研究

本文结合分析暖白3000K色温LED产品的光视效能、芯片的量子效率、封装取光效率及荧光粉,判断暖白光LED封装器件的最大光效为1651m／W。