YAG荧光粉在白光LED封装中的应用

采用蓝光芯片涂敷黄色钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet,YAG)荧光粉封装制成白光LED,详细讨论了荧光粉的主波长对白光LED色坐标的影响,同时考察荧光粉涂敷浓度对光效、显色指数的影响。结果表明,随着荧光粉涂敷浓度的增加,制得的白光LED的色坐标x和y可以回归成1条直线,主波长越短的荧光粉其回归直线斜率越大,回归直线相交于蓝光芯片的色坐标点;白光LED的光效和显色指数均随荧光粉涂敷浓度的增加先增加再减少。     

荧光粉在高显色白光LED中的应用技术研究

采用蓝光LED芯片作为激发光源,通过封装试验研究了荧光粉发射波段、蓝光芯片波段、白光LED色温和显色指数的关联性。在分析单一组分荧光粉制作的白光LED的基础上,进一步对双组分荧光粉方案进行了试验研究。结果表明当采用绿光荧光粉配合橙黄光荧光粉的双组分方案后,在光效较普通白光LED下降幅度小于15％的情况下,显色指数Ra得到显著提升（86．7）。     

高显色指数LED光谱配比与色度参数的关系

为了提高LED光源的显色性一般需要改变不同的荧光粉成分,理论上利用不同峰值的荧光粉配比可以实现类似的色温和显色指数。我们采用典型的蓝光LED、3种不同峰值波长的绿色/黄绿色荧光材料与典型红色荧光材料进行5种基本光谱的组合,对每种组合的色度学参数包括色坐标、相关色温、显色指数等进行了仿真计算,并对相近色温下的技术方案和显色性的关系进行了统计和分析。结果表明,在这一技术方案下色温和显色指数在可以较好地确定白光LED光谱的整体形态,同时更高的显色指数可以更好地约束所能采用的配比。     

白光LED用氮（氧）化物荧光粉研究进展

综述了近年来氮（氧）化物荧光粉的制备方法、品格结构、发光性质及其在白光LED中的应用情况。此类荧光粉因其结构的多样性和电子云扩大效应的影响,一般在紫外-蓝光区具有高的吸收效率,并且随着基质和激活离子的改变,发射光谱可覆盖整个可见光区域,适用于制造白光LED。利用氮（氧）化物荧光粉封装的白光LED具有色温可调性强、发光效率高、色坐标稳定性好、显色指数高等优点。最后提出了氮（氧）化物荧光粉研究中尚未解决的问题.     

LED照明用氟化物荧光粉解决方案

显色性能是评价LED光源品质的一项重要指标。采用氟化物荧光粉提供了一种提高LED灯显色指数、改变色坐标等光色参数、同时大幅降低高显色LED灯的制作成本的解决方案。介绍了氟化物荧光粉的基本概念、特性、合成方法以及专利布局,阐述了氟化物荧光粉的应用方案。实验结果显示,氟化物荧光粉可被蓝光芯片激发并被应用于LED照明,采用该类荧光粉方法制得的LED灯具产品具有显色指数(包括一般显色指数和特殊显色指数)高、色域广、光谱带宽窄、发射尖锐谱线、高清显示物体等特性。     

蓝绿色硅酸盐荧光粉在低色温高显色LED中的应用

在常见低色温高显色LED荧光粉搭配(黄色YAG荧光粉搭配氮化物红粉、黄绿色Ga AG荧光粉搭配氮化物红粉)中添加蓝绿色硅酸盐荧光粉,找到合适的荧光粉配比,将LED色温做到3 000 K且色坐标到CIE 1931黑体曲线上。研究蓝绿色硅酸盐荧光粉的添加对低色温高显色LED显色指数R_a和特殊显色指数R_9的影响,并考察其单独与氮化物红粉搭配做低色温高显色LED的显色指数R_a,同时讨论利用Origin 6.0积分光功率分布的面积与显色指数的关系。结果表明,在两种荧光粉搭配方案中分别添加蓝绿色硅酸盐荧光粉,制得LED的显色指数R_a和特殊显色指数R_9均有所提升;其单独与氮化物红粉搭配,显色指数R_a较低。在相近色温且色坐标做到CIE 1931黑体曲线上的前提下,利用Origin 6.0软件积分LED的光功率分布图的面积越大,显色指数R_a越高。     

照明白光发光二极管光源色参数一致性探讨

由于照明场合对色参数的特殊要求,普通照明产品节能灯国内外标准对其光电色性能指标都作了规定,其中色容差基本要求≤5SDCM、显色指数≥80,而日本、欧美等国家部分产品要求≤4SDCM。照明白光发光二极管（LED）作为新一代照明光源,理应要符合色参数的要求。文中着重从制造白光LED的关键原材料蓝光晶片、YAG荧光粉颗粒特性及封装工艺出发,对影响白光LED灯色坐标、色容差、显色指数的一致性进行了探讨。     

复合荧光粉光谱耦合特性及封装暖白LED性能研究

以主波长为535 nm的(Lu,Y)AG:Ce绿粉和主波长为625 nm的(Ca,Sr)Al Si N3:Eu红粉为研究对象,研究其复合荧光粉的光谱耦合性质和封装LED器件光效、色坐标和色温性能。复合荧光粉以绿粉比红粉为1.1:0.1、1.2:0.1、1.3:0.1、1.4:0.1这四种比例复合而成,随绿红比增加,复合荧光粉发光色坐标在色坐标图上线性变化,根据光学耦合特点,快速得到了2 500 K、2 700 K、3 000 K色温的LED封装需要的绿粉和红粉的比例,结果显示采用该两种粉获得的3 000 K色温的LED器件光通量、光效、显色指数等性能均最佳。     

荧光粉在高显色性白光LED中的应用研究

本文研究了由GaN基蓝光芯片和不同颜色荧光粉组成的三个白光LED系统,提出了改善白光LED显色性的解决方案。研究结果表明,在蓝光LED芯片与黄粉系统中,在一定范围内,随着粉胶比浓度逐渐减小,即增加蓝光出光量,显色指数会逐渐增加,光效持续降低;当采用黄粉和红粉时,发现不仅要观察基本的R1-R8值,还要考查R9-R15值,通过优化黄粉和红粉的比例,可以得到显色指数为81.3的暖白光LED;进一步要使暖白光LED的显色指数达到90或以上,同时又要维持较高的发光效率,证明可以通过采用黄粉＋红粉＋绿粉来代替只用红粉＋绿粉的系统来实现。     

环境温度和驱动电流对LED的峰值波长的影响

LED作为一种节能高效的发光器件,其光学特性受驱动电流、环境温度等因素的影响。本文主要研究不同的环境温度和驱动电流模式对不同波长LED峰值波长的影响,选取了可见光波段内的13种不同的波长的LED、3种不同的环境温度、10种不同的驱动电流进行实验,并得出以下实验结论:①在相同温度情况下,415~531 nm波长区间内的LED的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而增加,在591~740 nm波长区间的LED的峰值波长随着驱动电流占空比的增加而减小。②在相同模式电流驱动下,随着环境温度的升高,所有不同波长类型的LED的峰值波长都增加,即发生红移,且LED峰值波长的移动量与温差之间具有很好的线性关系。③环境温度的升高可以使得LED波长增大,且这种波长增大量与LED本身波长有关,温度使红光LED波长增大量Δλ红明显比蓝光LED波长增大量Δλ蓝要高。④环境温度与驱动电流共同作用下,可以使得LED峰值波长出现更大的偏移量,两种因素对LED峰值波长的影响效果可以叠加。实验结果希望可为改变LED光学特性提供参考。     

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。     

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。     

双色荧光粉封装3014器件的光谱耦合特性及其性能

以Lu_(2.54)Y_(0.4)Al_5O_(12):0.06Ce绿色荧光粉和Sr_(0.65)Ca_(0.35)AlSiN_3:0.05Eu红色荧光粉为研究源,通过研究不同质量比的双色荧光粉封装的3014器件的发光光谱及其光效、色坐标、色温和显色指数,得出双色荧光粉封装3014器件的光谱耦合规律为:每组质量比封装的3014器件的色坐标在CIE图上的落点分布情况均可描绘出一条曲线,其与黑体辐射线有唯一的交点即为该3014器件对应的色温。封装的3014器件的显色指数均大于80,光效大于100 lm/W,满足市场需求。     

芯片与荧光胶饼对LED参数变化的研究

本文以由蓝光芯片和黄粉荧光胶饼制成的片式LED器件作为研究对象,使用不同波长蓝光芯片、不同比例荧光粉胶饼、不同光功率蓝光芯片进行实验样品制作和测试,结合理论知识和光谱分析、色坐标打点等手段对实验结果进行分析。在芯片波长实验中,片式LED器件的光强、色坐标y值随芯片波长的增加有所增加;在不同荧光粉比例实验中,片式LED器件的光强、色坐标y值随着荧光粉浓度的增加有所增加;而在不同光功率芯片试验组中,光功率较高的芯片,所制造出来的片式LED器件拥有更高的光强值,但因芯片尺寸、高度及胶体体积等存在差异,导致LED器件在峰值波长和色度学参数方面未体现出规律性。     

LED汽车前大灯光源三维设计与性能分析

分析了LED光源由平面封装扩展为三维封装时的封装面扩展系数和出光角度的变化。在此基础上,设计并制造了三种不同封装长度、不同功率的三维LED汽车前大灯光源。测试结果表明,三维封装光源的光通量随注入电流的增大线性增加,当光源的实际发光功率为15.2 W时,光通量即达到汽车前大灯远光灯照明所需的2000lm,节能效果明显。三维封装光源的色温随注入电流的增加而增加,而发光效率和色坐标均随注入电流的增加而降低,显色指数基本保持不变。     

蓝粉光谱特征对三基色荧光灯光色影响的色度学模拟计算

用计算机模拟的方法计算分析了三基色荧光灯中蓝色荧光粉光谱位置和带宽变化对三基色荧光灯光效和显色指数的影响。计算结果表明 :当蓝粉的峰值波长为 4 5 5nm时 ,三基色荧光灯的发光效率为最大 ,而峰值波长为 4 70nm时 ,其荧光灯的显色指数为最佳。综合两者考虑 ,要得到高效率和高显色性的三基色荧光灯 ,蓝色荧光粉发光峰的峰值波长应处在 4 5 5～ 4 70nm之间。当蓝色荧光粉发光峰强度和带宽不变 ,峰值波长从 4 5 5nm向长波移动 ,虽然蓝粉本身的亮度在增加 ,而模拟的三基色荧光灯光效却有所下降 ,但显色指数有一定的提高。蓝粉带宽的增加不利于荧光灯总亮度的提高 ,但对显色指数的提高有帮助。总之 ,若蓝粉的发光峰峰值波长已处在 4 5 5nm附近 ,提高三基色荧光灯光效的根本途径是提高蓝粉的量子效率 ,而不是移动其发光峰位置。     

相关色温8000～4000K的白光LED的发射光谱和色品质特性

报告和分析 80 0 0、6 40 0、5 0 0 0和 4 0 0 0K色温的白光LED的发射光谱、色品质和显色性等特性 ,它们与工作条件密切相关。随着正向电流IF 的增加 ,色品坐标x和y值逐渐减小 ,色温增大 ,发生色漂移 ,而光通量呈亚线性增加 ,光效逐渐下降。由于在白光LED中发生光转换过程 ,产生光吸收的辐射传递 ,致使白光中InGaN芯片的蓝色电致发光光谱的形状和发射峰发生变化。白光LED的特性在很大程度上受InGaN蓝光LED芯片性能的制约。人们可以实现 80 0 0～ 4 0 0 0K四种色温白光LED ,显色指数高 ,且制作的白光LED的色容差可以达到很小 ,实现优质的白光照明光源1。     

一种白光LED筒灯及无线控制器设计

基于发光二极管(LED)在芯片级和系统级合成白光,暖色温的显色指数和光效较低,不能满足室内照明的要求,提出一种色温和亮度可调、高显色指数和较高光效的混光LED筒灯设计方法及控制策略。设计采用琥珀、白、蓝三色LED加色混光照明,根据三色LED的色度坐标、光通量比例,通过ZigBee无线控制三色LED电流值和混合比例,获得不同色温和亮度下的白光。通过搭建实验平台,实际测试显示,设计实现了色温和亮度可调,而且显色指数高。     

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。     

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.