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白光LED发光原理及技术指标

2009-07-16 17:16
铁马老言
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        白光是一种组合光,白光LED可以分为单芯片、双芯片和三芯片等,以下将按这一分类来介绍,还将介绍照明用白光LED的一些技术指标。

        白光LED发光原理  

  单芯片

        InGaN(蓝)/YAG荧光粉

  这是一种目前较为成熟的产品,其中 1W的和5W的Lumileds已有批量产品。这些产品采用芯片倒装结构,提高发光效率和散热效果。荧光粉涂覆工艺的改进,可将色均匀性提高10倍。实验证明,电流和温度的增加使LED光谱有些蓝移和红移,但对荧光光谱影响并不大。寿命实验结果也较好,Φ5的白光LED在工作1.2万小时后,光输出下降80%,而这种功率LED在工作1.2万小时后,仅下降10%,估计工作5万小时后下降30%。这种称为Luxeon的功率LED最高效率达到44.3lm/w,最高光通量为187lm,产业化产品可达120lm,Ra为75-80。

       InGaN(蓝)/红荧光粉+绿荧光粉

       Lumileds公司采用460nmLED配以SrGa2S4:Eu2+(绿色)和SrS:Eu2+(红色)荧光粉,色温可达到3000K-6000K的较好结果,Ra达到82-87,较前述产品有所提高。

       InGaN(紫外)/(红+绿+蓝)荧光粉

       Cree、日亚、丰田等公司均在大力研制紫外LED。Cree公司已生产出50mW、385nm—405nm的紫外LED;丰田已生产此类白光LED,其Ra大于等于90,但发光效率还不够理想;日亚于最近制得365nm、1mm2、4.6V、500mA的高功率紫外LED,如制成白色LED,会有较好效果。

    ZnSe和OLED白光器件也有进展,但离产业化生产尚远。

  双芯片

  可由蓝 LED+黄LED、蓝LED+黄绿LED以及蓝绿LED+黄LED制成,此种器件成本比较便宜,但由于是两种颜色LED形成的白光,显色性较差,只能在显色性要求不高的场合使用。

  三芯片 (蓝色+绿色+红色)LED

    Philips公司用470nm、540nm和610nm的LED芯片制成Ra大于80的器件,色温可达3500K。如用470nm、525nm和635nm的LED芯片,则缺少黄色调,Ra只能达到20或30。

  采用波长补偿和光通量反馈方法可使色移动降到可接受程度。美国 TIR公司采用Luxeon RGB器件制成用于景观照明的系统产品,用Lumileds制成液晶电视屏幕(22英寸),产品的性能都不错。

  四芯片 (蓝色+绿色+红色+黄色)LED

  采用 465nm、535nm、590nm和625nm LED芯片可制成Ra大于90的白光LED。
  此外, Norlux公司用90个三色芯片(R、G、B)制成10W的白光LED,每个器件光通量达130lm,色温为5500K。

  白光LED技术指标

  照明用白光LED不同于传统的LED产品,在技术性能指标上有一些特殊要求:光通量 一个Φ5 LED的光通量仅为1lm左右,而用作照明的白光功率LED希望达到1Klm。当然,光通量为0.1Klm和0.01Klm的功率LED也能达到要求较低的照明需求。由于15W白炽灯效率较低,仅8lm/w,所以一个15W白炽灯的光通量,与25lm/w的白光功率LED5W器件相当。

  发光效率 目前产业化产品已从 15lm/w提高到100lm/w,研究水平为125lm/w,最高水平已达130lm/w。

  色温 在 2500K-10000K之间,最好是2500K-5000K之间。

  显色指数 Ra 最好是100。目前可以过到85

  稳定性 波长和光通量均要求保持稳定,但其稳定性程度依照明场合的需求而定。

  寿命 5万小时至10万小时。 (编辑:科技)

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