大功率白光LED在照明领域应用技术探讨

对于功率型白光LED光源而言，发光效率、单灯光通量、高可靠性、高显色性以及成本都决定着它在照明市场的竞争力。如何能制备出具有高发光效率，高显色性的白光led，是LED能够在一般照明中广泛使用的一个前提，当前制备白光LED的方法可以分为三种：红、绿、蓝（RGB）多晶片组合白光技术，蓝光晶片加荧光粉合成白光技术，MOCVA直接生长多有源区的白光技术。

几种技术相比而言，除了正在处于研究探索阶段的MOVCA直接生长多源区的白光LED技术外。虽然RGB型LED具有发光效率高，显色性好等优点，但是三种晶片性能的不同，使得它们因驱动电流或温度等因素的影响而发生色漂移，影响稳定性。因于蓝光晶片加荧光粉合成白光LED应用在照明领域，如何提高发光效率、显色指数是本文的讨论的重点。

一、发光效率的提高跟荧光粉的选择和配制是关键

发光效率是光源把消耗的能量转换为视觉的能力。一般功率型白光LED提高发光效率的主要途径有：1>提高晶片的发光效率。2>将晶片发出的光有效的萃取出来。3>将萃取出来的光高效地导出LED管体外。4>将低LED的热阻。5>提高荧光粉的激发效率。经过大量的实验证明荧光粉的选择和涂敷在其它封装条件相同的情况下光通量有10％--20％的差异。下面我们先来了解下荧光粉、发光原理、再来探讨荧光粉的选择和配制。

1、荧光粉由主体晶格（hostlattice’H）与活化中心（activator’coA）构成，有时还有辅助活化剂或称为增感剂。主体晶格：在激发过程中扮演传送能量的角色。例如：Y3AI5O12：Ce3+中的Y3AI5O12。活化中心：可以活化主体晶格例如：Y3AI5O12：Ce3+中的Ce3+。

荧光粉的发光原理：以功率型GaN基蓝光晶片为泵浦源激发荧光粉，产生的激发态电子直接以放光之形式回到电子基态。

合理选择荧光粉颗粒大小、比重、形貌规则、辉度值、激发波长对LED的发光效率和显色性有很大的影响；发光效率与波长的关系是，只有两个波长复合成白光的情况下，450nm和580nm可获得最高效率。三波长则选择波长450nm、540nm和610nm时效率最高颗粒大，发光效率佳会遮光，沉降快，不易封装；颗粒适中发光效率佳仍会沉，较易封装；奈米颗粒不易沉降，较易封装，但发光效率较低。

二、白光LED光源在照明中显色性的控制

显色性是光源对物体真实颜色的呈现程度。太阳光和卤素灯均辐射连续光谱，在可见光的波长（380-780nm）范围内，包含着红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等各种色光及显色指数被定为Ra100。

将日光作为标准光源，与上列几类人造光源比较发现：卤素灯具有连续光谱，显示出比较好的显色性，其余两种光源的光谱连续不好，能量分布也不够均衡显色性较差。要改善由LED发出的蓝光激发荧光粉合成白光光源的显色性，须调整其光谱，使之在可见光连续、均衡。通过我们大量的实验得出几种改善显色性方法：对于6500K左右色温范围，要做到显色指数>80，需选择适当的荧光粉和激发波长；在蓝光LED发光激发YAG荧光粉发射黄绿光的基础上+红色荧光粉以补偿原有光谱中红色的不足，可以改善这类光源的显色性；优选YAG荧光粉，利用不同荧光粉的发射光谱互补光源光谱，也可以改善这类光源的显色性。

小结

LED在照明领域中已占有一席之地，在装饰性照明和重点照明、气氛营造等方面具有独特的优点。在未来的应用中，应该抓住LED的优点，合理应用LED，同时通过对重点技术的进一步研究，进一步开拓LED在普通照明中的应用。就视觉功能的需要而言，目前LED的光通量、发光效率、显色性，为满足大面积照明的应用还需要进一步的提高。为此雷曼光电愿与同行、LED科研单位共同使LED光源成为适合人居健康的、舒适的光环境做出积极的作用。