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LED照明提高显色指数方案

2012-04-27 09:16
老猫
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  随着led技术的不断发展,使LED作为照明光源成为可能,由于光源在照明灯具中对显色指数CRI有着严格的要求,而目前白光LED技术在显色性方面的不甚成熟,使之成为制约LED作为照明光源的主要障碍。

  白光为复合光,通过三棱镜就很容易的分解出白光中所包含的各种颜色的光。而LED是一种色谱较为全面的光源,这种广色域的特点为LED照明产品的高显色性奠定了理论基础。

  光是一种具有波粒二相性的物质,这种物质包含了波的特性有包含了粒子的特性,使之具有较强的复合特点,所以从光的本质上和LED的特性上来讲,使LED成为高品质照明光源成为可能。

  当前白光LED技术,主要采用蓝光芯片覆涂荧光粉的制作工艺,这种技术由日亚公司开发,从一定意义上沿袭了荧光灯管的发光原理,这种技术由于红光和绿光成分的缺少,使之先天性上就存在着对显色指数不足的缺陷,目前为弥补这种缺陷,荧光粉技术成为产业内主攻方向。

  蓝色芯片涂覆荧光粉制造白光技术,这种技术在原理上是可以产生效果较好的白光,但是在使用过程中由于对环境的适应能力较弱,造成理论与实际产品的差异,这种差异的产生很大程度上是因为LED热积温对荧光粉的影响而产生的。

  我们都有这样的经验,大功率白光LED随着工作时间的推移,热的产生和热的散失逐步达到平衡状态,这个平衡状态的温度越高,对于使用同一种类型荧光粉的白光LED影响越大,下图为温度对荧光粉发光性能的影响;

发射强度随测试温度变动

  由上图可以看出,随着LED温度的不断上升,荧光粉活性将大幅降低(华氏度/摄氏度转换公式为:摄氏度=5/9*(华氏度-32),在100华氏度时荧光粉的活性较佳,但是在250华氏度(即120摄氏度)左右荧光粉的活性基本丧失已尽。

  温度在影响荧光粉的活性的同时,也对荧光粉所激发的光波波长产生一定的影响,下图是温度对荧光粉的发光波长的影响。

温度对荧光粉的发光波长的影响

  由上图可以看出随着LED温度的上升,荧光粉活性在逐渐失活的同时,荧光粉所发出光的波长也随着发生偏移,这个偏移是红偏移,即荧光粉发光波长朝着红色波长偏移;这个现象好像说明随着温度的上升,白色LED的显色性应该好一些,而实际上是降低,貌似是矛盾的问题?这种现象的本质是荧光粉向红色波长的偏移量,小于荧光粉的失活量,即荧光粉在高温状态下所激发出来的红色光不足以弥补混成所损失的红光,所以表现为温度的升高LED的显色指数还是下降的,与白光LED随着温度升高而显色指数下降是相符的。

  由以上分析可以得出,提升荧光粉白光LED的显色指数,首要的手段是降低LED的节温,其次是提高荧光粉对高温的适应能力。第三即采用色彩补偿技术,采用红光或者琥珀色LED对显色指数进行补偿。

  在降低LED节温方面,最有效的手段是设计散热性能较高的LED封装方式,这是我国LED产业近期内能够在LED知识产权上取得重大进展的方向之一,由于LED是一种低电压的电子产品,在电性安全上要求较为宽松,所以可以采用的导热基板材料较多,而我们产业目前对此研究较少,造成屡屡触犯国外知识产权纠纷。

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