低色溫高顯色性白光LED的研究

　　鄭代順等人[11]用GaN基倒裝焊大功率藍光LED激發黃色熒光粉，同時采用AlGaInP高亮度小功率紅光LED芯片進行補償來制備大功率白光LED,得到的白光的Tc和Ra分別為3,450K和93.9,器件的Φ和η為26.6 lm和19.42 lm/W,遠遠高于前面提到的采用藍光LED同時激發黃色和紅色兩種熒光粉得到的器件水平，這是因為避開了低效率紅色熒光粉的使用。此方法的缺點在于必須對藍光和紅光芯片的工作電流分別加以控制，以調整藍、黃和紅三色光的比例，從而得到高Ra白光，導致驅動電路相對復雜。此外，由于藍光芯片、熒光粉和紅光芯片構成的是相對獨立的發光體，就單個器件存在空間顏色不均勻的問題，這一問題可以通過適當的陣列排布方式來解決。目前，紅光LED芯片補償法在LED器件封裝中較少使用，在高檔室內燈具如筒燈設計中往往采用紅光LED（指單燈）補償法制造低色溫高顯色性的節能燈具。采用紅光LED補償法得到的筒燈，其相關色溫和顯色指數值如表1所示，從表1中可以看出，加了紅光LED后，顯色性提高，且色溫值也較低。

　　2 低色溫高顯色性白光LED光色參數分析及其制備

　　2.1 低色溫白光LED光色參數測試與分析

　　實驗抽驗了國內不同LED封裝廠的低色溫（3,000~3,300K）白光樣品1、樣品2,采用PMS-80紫外可見光近紅外光譜分析系統測試并記錄了樣品的色溫、顯色指數、色比等光色參數。如表2所示，樣品1單顆光通量高達87.406 lm,但顯色指數不足50;樣品2光通量僅有22.832 lm,但顯色指數將近90.

　　如圖1所示，樣品1顯色指數較低主要是因為：R8（亮淺紅-紫色）、R9（深紅色）、R11（濃綠色）、R12（濃藍色）的值均較低，尤其是R9（深紅色）的值為0,說明光譜中缺少紅光和藍偏綠的光，可以通過加入激發光譜與所選擇的藍光LED的發射光譜相匹配的紅色熒光粉和綠色熒光粉來提高顯色性。

　　如圖2所示，白光LED樣品的光譜圖中，樣品1的藍光能量比樣品2要小，且黃光光譜部分相對偏向黃橙波段，也就是說紅光能量相對較低，所以顯色性較差。

　　2.2低色溫高顯色性白光LED的制備

　　實驗采用國外瓦級InGaN基藍光LED芯片制備低色溫高顯色白光LED,在已固晶焊線后的芯片上涂敷按一定比例調配好的熒光粉和硅膠的混合物，并烘烤使其固化。采用杭州遠方LED300測試樣品的光色參數，如表3所示。

　　如表3所示，白光光譜的紅色部分在初始老化時期有較明顯的衰減現象，光譜的變化導致色坐標的漂移，使得色溫上升。而熒光粉效率的降低也導致了光通量和發光效率的下降。在500hrs后，衰減現象逐步減緩。

　　如圖3所示，在低色溫高顯色性大功率LED老化過程中，紅色部分衰減較為明顯（600~780nm），紅色比從24.5%下降到19.3%,但從表3中可以看出顯色指數仍保持80以上，滿足照明的需求。

　　3 結論

　　本文論述了低色溫高顯色性白光LED的制備方法，包括：（1）RGB三基色芯片混合成白光；（2）近紫外LED芯片激發RGB熒光粉；（3）藍光LED芯片激發熒光粉；（4）紅光LED芯片補償法等，重點分析了低色溫高顯色性白光LED的光色電參數，指出了低色溫高顯色性白光LED制備技術的難點，并制備了瓦級大功率白光LED,其顯色性高達93,經過1,000小時老化后，色溫出現漂移，顯色指數仍高于83.