深圳雷曼光電科技股份有限公司

摘 要：白光LED應(yīng)用在照明領(lǐng)域?qū)ζ浼夹g(shù)參數(shù)的要求很高，尤其是室內(nèi)白光大功率燈具產(chǎn)品對發(fā)光效率、色溫及顯色指數(shù)有更高的要求。文章探討了一種前沿的色溫及顯色指數(shù)可調(diào)的技術(shù)，通過紅光補償提升顯色指數(shù)，并通過黃光補償降低色溫，該技術(shù)的優(yōu)勢在于顯色指數(shù)及色溫可調(diào)的同時，發(fā)光效率也有提升。

關(guān)鍵詞： 白光大功率LED；顯色指數(shù)/色溫可調(diào)；晶片；熒光粉；支架

中圖分類號：TN312+.8 文獻標識碼：B

The Advanced Technology Aanlysis of Controllable CRI and CCT High Power White LED

Ledman Optoelectronic Co., Ltd.

(Ledman Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen 518108, China)

Abstract: The application of white LED has high requirement, especially for indoor lighting, including output efficiency/CCT and high CRI, CCT and CRI are both controllable shoule be the advanced technology by indoor intelligent lighting.

Keywords: high power white LED; controlled CCT and CRI; chip; phosphor; substrate

引 言

藍光LED問世之后，利用熒光體與藍光LED的組合，就可輕易獲得白光LED，這是行業(yè)中最成熟的一種白光封裝方式。目前白光LED已成為照明光源，一般家用照明已成為現(xiàn)實。目前傳統(tǒng)白光大功率產(chǎn)品采用藍光晶片激發(fā)單一黃色熒光粉，其缺點是顯色性較差。為提高顯色性，通常在黃色熒光粉中添加紅色熒光粉以增加光譜中的紅色成分，其缺點是由于紅色熒光粉的轉(zhuǎn)換效率低，致使整體白光發(fā)光效率降低。而雷曼光電一直致力于提高顯色指數(shù)、發(fā)光效率及控制色溫的技術(shù)開發(fā)。

1 技術(shù)構(gòu)思

為提高白光大功率產(chǎn)品的顯色性，并獲得較高的整體發(fā)光效率，我司采用一顆大功率藍光晶片、一顆中功率紅光晶片和一顆小功率黃光晶片集成封裝，并采用熒光粉激發(fā)方式得到高光通量、高顯色性的白光LED，其封裝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中，在水平大功率基板上分別固定一顆大功率藍光晶片、中功率黃光晶片以及小功率紅光晶片，三顆晶片分別采用三條電流回路，再在其表面封裝熒光膠，藍光晶片激發(fā)熒光膠產(chǎn)生色溫在6,000K左右的正白光，通過控制黃光晶片的電流從而實現(xiàn)白光色溫可調(diào)，通過控制紅光晶片的電流從而實現(xiàn)白光顯色指數(shù)可調(diào)。

2 技術(shù)原理分析

傳統(tǒng)白光光譜由藍光加黃光光譜組成，如圖2所示。

為提高白光產(chǎn)品的顯色指數(shù)，目前行業(yè)內(nèi)普遍采用在黃色熒光粉內(nèi)加入紅色熒光粉的方法，其光譜圖如圖3所示。

由于紅色熒光粉材質(zhì)多為氮化物或硅酸鹽，其激發(fā)效率往往偏低，老化衰減較大。采用紅光晶片提升顯色指數(shù)，紅光本身對黃色熒光粉無影響，其自身亦不牽涉到激發(fā)效率的問題，故可以實現(xiàn)顯色指數(shù)的大幅提升，而且對產(chǎn)品的發(fā)光效率和老化衰減沒有損失，如圖4所示。

3 實測產(chǎn)品數(shù)據(jù)分析

如表1所示，紅光、黃光的電流可調(diào)范圍在0～50mA之間，分別點亮紅、黃光，整顆LED器件的亮度均有提升，且黃光導(dǎo)致的亮度提升高于紅光。由此可分析得出，黃光晶片對提升產(chǎn)品的發(fā)光效率有較大幫助。

如圖5所示，通過改變紅色晶片的電流，白光大功率LED產(chǎn)品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，紅色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產(chǎn)品的顯色指數(shù)得到提升。結(jié)合表1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術(shù)從根本上回避了黃色熒光粉內(nèi)添加紅色熒光粉以提高顯色指數(shù)而導(dǎo)致的發(fā)光效率下降的問題。

如圖6所示，通過改變黃色晶片的電流，白光大功率LED產(chǎn)品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，黃色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產(chǎn)品的色溫實現(xiàn)可調(diào)。結(jié)合表1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術(shù)從根本上回避了黃色熒光粉制作不同色溫的白光而導(dǎo)致的發(fā)光效率下降的問題。

4 結(jié)論

通過新型技術(shù)，采用紅光及黃光晶片分別進行電流控制，從而達到了提高顯色指數(shù)以及可控色溫的效果，并且回避了為提高顯色指數(shù)而犧牲發(fā)光效率的問題。通過對紅色晶片的電流控制，顯色指數(shù)最高可以達到97，但應(yīng)用時需平衡好顯色指數(shù)與色坐標的關(guān)系，避免因紅色光譜增加較多而導(dǎo)致整體色坐標紅漂的現(xiàn)象。

隨著白光LED在照明上的應(yīng)用，客戶需求也在不斷提高，我們必須不斷創(chuàng)新，提升我們的產(chǎn)品性能，改善我們的工藝，盡可能滿足客戶需求。要做出高性能的白光LED產(chǎn)品，先進的產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)直接影響著白光LED的衰減和品質(zhì)，因此，好的設(shè)計加上最佳的搭配，再配合雷曼特有的制造工藝，是做好白光器件的技術(shù)關(guān)鍵所在。對雷曼人來說，我們必須充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，不斷努力，加大研發(fā)力度，開發(fā)出更加適合客戶要求的產(chǎn)品，為國家半導(dǎo)體照明節(jié)能產(chǎn)業(yè)做出貢獻。

參考文獻

[1] 湯順青. 色度學[M]. 北京理工大學出版社，1990. 6.

[2] 方志烈. 半導(dǎo)體照明技術(shù)[M]. 電子工業(yè)出版社，2009. 5.

[3] 何錦華. 熒光粉在高顯色白光LED中的應(yīng)用技術(shù)研究[J]. 中國照明電器，2009. 2.

[4] 朱建華. 大功率白光LED在照明器具中的應(yīng)用研究[N]. 浙江科技學院學報，2007. 4.