半導體照明技術-全文預覽
【正文】 m）的最佳組合也可以用部分被吸收的 AlInGaN芯片的藍光和適當?shù)木G光和橙紅光兩種熒光粉來實現(xiàn)。⑤適合的粒度。 選擇熒光粉的標準主要有五條：①對 LED發(fā)射波長有強烈的吸收。由于藍光LED的量子效率不斷提高，日前實驗室已實現(xiàn)2491m/W的發(fā)光效率。補充試樣的測量顯現(xiàn)對深綠和深藍顯色指數(shù)相對較低（ R11,12=56～ 60），對深紅顯色指數(shù)特別低 (R9=0)。普朗克軌跡線和連接有關色坐標的直線的交點表明色溫在 4000℃ 以上的白光是可以得到的。這個波長也接近效率最高的二基色體系短波部分的波長 (445nm)。發(fā)射光譜來自斯托克斯位移了的 2D帶到 2F5/2(520nm）和2F7/2（ 580nm）子能級的躍遷。熒光粉用經典的氧化物熔融過程在 1600℃ 下生產。部分藍光在熒光粉層中被吸收并下轉換為黃光。 第九講 白光發(fā)光二極管 第九講 白光發(fā)光二極管 圖 93 含有 4 和 5個線寬 30nm的基色光的 4870K白光光源（ K， Ra) 相分布的優(yōu)化邊界（十字線標出每種基色數(shù)不同的情況下為得到合理的最高顯色指數(shù)值所建議的點） LED (1)二基色熒光粉轉換白光 LED 設計二基色白光 LED的直接途徑是用發(fā)射藍光的AlInGaN芯片和發(fā)射在黃色區(qū)的熒光粉。 從圖 93看到，對不同基色光源得到的優(yōu)化邊界部分重疊，組成了一個結合在一起的邊界。 第九講 白光發(fā)光二極管 ?ukauskas等發(fā)展了含有任意數(shù)目任意光譜功率分布的基色光的白光光源最佳化的方法。Walter用非線性編程技術表明．四條大約位于 460nm、530nm、 580nm和 620nm的窄譜線產生高到 90～ 95的顯色指數(shù)。用譜線寬化來優(yōu)化，在 Ra=70、色溫 3000K的情況下通常得到 3001m/W的光視效能。已知，使發(fā)光效率和顯色指數(shù)最高所要求的白光的功率分布譜（ SPD）含有 450nm、 540nm和 610nm三個峰。這條最優(yōu)化邊界由目標函數(shù)： (S1,?,S n?,I 1?,I n) 的所有極大值組成。 第九講 白光發(fā)光二極管 ?ukauskas等考慮了兩個半高寬為 30nm的高斯線組成的二基色 LED體系。在標準熒光燈中，通常光視效能減小 20%足以使顯色指數(shù)從 50增加到90。對于 459nm(藍紫光）和 572nm（黃綠光）這一對光譜線，白光的光視效能最大。對于兩條譜線（二基色體系）組成的光譜功率分布，光視效能和顯色指數(shù)間的折中很容易分析，因為光譜含有良好確定的一對互補譜線。這意味著白光只能通過幾個固體光源混合得到。 第九講 白光發(fā)光二極管 進一步減小視覺靈敏度低的光譜范圍中的發(fā)射，可使光視效能增高至 500lm/W。表 9l給出了全范圍普朗克譜 CLE標準光源 A和 2個 CLE標準光源 B、 D65等效的修飾普朗克譜（光譜截止到縮小的范圍而變窄）的數(shù)據(jù)。 白光 LED實際最佳化涉及兩個問題：第一個問題和彩色 LED相同，即把內量子效率和取光效率最大化，獲得最大的發(fā)光效率。K ，輻射效率 ηe依賴于器件的能量轉換性能，技術不斷發(fā)展，就會不斷的提高。 – 光通量 ： 作為照明光源希望達到 1klm以上。 – 顯色指數(shù) ： 希望達到 100，與太陽光相似。從實用角度考慮，白光 LED的發(fā)展目標是高效率和高顯色性的結合。人們曾進行過把紅外 LED的長波發(fā)射上轉換為寬帶可見光譜的嘗試，得到過紅光、綠光乃至藍光，但效率太低。替代白熾燈、熒光燈這些白光光源是半導體照明工程的最終目標。以短波長 LED為基礎，發(fā)展了由兩種或三種顏色混合的白光 LED。目前實驗室水平 Ф 5LED已 達 249lm/W，功率 LED己達 208lm/W，功率 LED商品化水平已達 130lm/W。 – 壽命 ： 50000～ 100000h。 發(fā)光效率 ηv=ηe光視效能可以用以任意相對功率單位給出的光譜功率分布來計算。 為了說明這種優(yōu)化的可能．首先考察連續(xù)光譜的光視效能和顯色指數(shù)。進一步修去 430nm以下和660nm以上“多余的”范圍，使光視效能超過300lm/W，顯色指數(shù)減小到 95，這對于大多數(shù)照明應用來說，仍是一個很好的數(shù)值。 現(xiàn)在的 LED技術提供了相對窄譜線的半導體和熒光粉發(fā)射體。 第九講 白光發(fā)光二極管 混色原理表明，無限多種基色光源的組合可用來產生具有所要求色溫的光，而且基色光源的數(shù)目可以是任意的（ ≥ 2）。 第九講 白光發(fā)光二極管 （ 2）二基色體系 曾根據(jù)電視顯像管產生的白光分析了二基色體系的效率。 第九講 白光發(fā)光二極管 Walter分析了具有高斯線形的二成分熒光粉光視效能和顯色
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