LED熒光粉的發(fā)光性質(zhì)分析和測(cè)試.pdf

1、在LED(Light Emitting Diode)芯片上涂敷熒光粉是目前實(shí)現(xiàn)LED白光照明的主要途徑，而LED熒光粉發(fā)光性能的優(yōu)劣直接影響白光LED發(fā)光特性，因此如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)熒光粉發(fā)光、深入了解其發(fā)光特點(diǎn)是研究LED產(chǎn)品發(fā)光特性必須解決的核心問(wèn)題。熒光粉在普通照明中應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題是光效、色度特性和熱效應(yīng)等。通過(guò)改變熒光粉粉層的粒度、厚度、形狀、位置等參數(shù)，可以調(diào)節(jié)白光LED光效、顏色參數(shù)和空間光強(qiáng)分布。本文對(duì)熒光粉的各種發(fā)光特性展開(kāi)研

2、究，著重開(kāi)展了對(duì)白光LED傳統(tǒng)熒光粉封裝方式和遠(yuǎn)程熒光粉封裝方式的光學(xué)特性分析，研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.闡述了白光LED熒光粉的分類、發(fā)展歷史、發(fā)光機(jī)理以及其特點(diǎn)和應(yīng)用，介紹了熒光粉的幾種傳統(tǒng)測(cè)量方法、發(fā)光性能的評(píng)價(jià)機(jī)制。
　　2.提出了一種基于積分球的藍(lán)光LED激發(fā)熒光粉的性能測(cè)試系統(tǒng)及方法，能夠反映熒光粉在實(shí)際工作條件下的發(fā)光性質(zhì)，準(zhǔn)確測(cè)量熒光粉的發(fā)光性能，避免傳統(tǒng)測(cè)量的各種弊端。這種測(cè)量方法可靠，操作簡(jiǎn)單，

3、誤差較小，并且可以得到不同驅(qū)動(dòng)電流下的熒光粉發(fā)光性能以及光譜功率分布。研究表明，該測(cè)量系統(tǒng)和分析方法可以很好地表征LED熒光粉的發(fā)光特性，通過(guò)電流調(diào)節(jié)，熒光粉可以和LED芯片達(dá)到較佳輸出組合。同時(shí)，系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性能，通過(guò)靈活更換LED激發(fā)光源，易于實(shí)現(xiàn)紫外激發(fā)的RGB熒光粉等不同熒光粉對(duì)不同激發(fā)光源的要求。
　　3.以傳統(tǒng)白光LED和遠(yuǎn)程熒光粉白光LED作為研究對(duì)象，對(duì)其發(fā)光效能、量子效率、光轉(zhuǎn)換效率、相關(guān)色溫、光強(qiáng)分布等參

4、數(shù)進(jìn)行了表征。利用積分球、光譜測(cè)試儀、光強(qiáng)空間分布測(cè)試儀等多種分析測(cè)試手段，調(diào)節(jié)電流和溫度等外界條件，研究了傳統(tǒng)熒光粉涂覆方式和遠(yuǎn)程熒光粉涂覆方式對(duì)白光LED發(fā)光性能產(chǎn)生的影響，探討了不同封裝方式的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)傳統(tǒng)白光LED和遠(yuǎn)程熒光粉白光LED的各項(xiàng)發(fā)光性能對(duì)比，發(fā)現(xiàn)隨熱沉溫度和電流的上升，遠(yuǎn)程熒光粉白光LED的量子效率、光轉(zhuǎn)換效率以及相關(guān)色溫在相同實(shí)驗(yàn)條件下的變化幅度比傳統(tǒng)白光LED更小，Y/B比(Yellow/Blue Ratio

5、)空間分布均勻性良好。對(duì)用不同激發(fā)光源去激發(fā)球冠狀遠(yuǎn)程熒光粉后的光強(qiáng)分布觀察結(jié)果表明，光源對(duì)光強(qiáng)分布影響不大，熒光粉的形狀對(duì)光強(qiáng)空間分布有調(diào)整作用，因此可以通過(guò)設(shè)計(jì)不同的熒光粉形狀來(lái)得到理想的光斑形狀。
　　4.研究了高色溫和低色溫兩種球冠狀遠(yuǎn)程熒光粉白光LED在不同電流、不同熱沉溫度下的發(fā)光性能差異。熒光粉的色溫對(duì)整個(gè)白光LED系統(tǒng)的發(fā)光效率影響較大。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在大電流下，LED有源層內(nèi)由于量子限制斯塔克效應(yīng)使其峰值波長(zhǎng)向短

6、波方向移動(dòng)，偏離了高色溫?zé)晒夥鄣淖罴鸭ぐl(fā)波長(zhǎng)，更加接近低色溫?zé)晒夥鄣淖罴鸭ぐl(fā)波長(zhǎng)，因此在大電流下，高色溫?zé)晒夥郯l(fā)光效率降低，低色溫?zé)晒夥郯l(fā)光效率升高。高色溫LED的相關(guān)色溫(CCT)隨電流增加呈上升趨勢(shì)，低色溫LED的相關(guān)色溫隨電流增加呈下降趨勢(shì)，與它們的量子效率變化引起的色坐標(biāo)漂移有很大關(guān)系。兩種LED量子效率和發(fā)光效能隨熱沉溫度的升高均呈略微增大的趨勢(shì);其中，高色溫LED的量子效率和發(fā)光效能隨電流的增大而減小，而低色溫LED的量子效

7、率和發(fā)光效能則隨電流的增大而升高。高色溫LED發(fā)光性質(zhì)較低色溫LED好，但色特性的穩(wěn)定程度不如低色溫LED。
　　5.提出了一種新型遠(yuǎn)程熒光粉封裝白光LED系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)反光杯結(jié)構(gòu)，采用熒光粉片遠(yuǎn)離藍(lán)光芯片的封裝結(jié)構(gòu)并制備白光LED，利用光學(xué)測(cè)試和光學(xué)仿真結(jié)合的方法將這種新型遠(yuǎn)程熒光粉封裝白光LED系統(tǒng)和傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程熒光粉白光LED的發(fā)光效果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采用新型遠(yuǎn)程熒光粉白光LED系統(tǒng)可以極大地提高整個(gè)LED系統(tǒng)的發(fā)光效能，并有效