半導(dǎo)體照明技術(shù)(參考版)
2025-08-04 16:32本頁面
【正文】 多芯片 LED最終將在半導(dǎo)體照明革命過程中提供優(yōu)秀而又經(jīng)濟(jì)的 LED照明。因此，未來多芯片 LED中基色芯片的數(shù)目可能增加。雖然數(shù)值已比白熾燈高，但這種不足仍阻礙著四基色 LED燈的使用。這種燈能夠超過發(fā)光效率在 801m/W左右的熒光燈 。式 92意味著用輻射效率分別為 50%和 20%的 AlGaInP和 AlInGaN LED，可裝配出發(fā)光效率為 90～ l00lm/W的燈。 第九講 白光發(fā)光二極管 第九講 白光發(fā)光二極管 圖 911 色溫 CT=4870K、由譜線寬度 30nm的 4和 5個基 色 LED組成的白光燈峰值波長隨通用顯色指數(shù)的變化 圖 911所給出的數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)在的 LED技術(shù)可以提供高效三基色白光 LED燈（ 50＜ Ra＜ 85）所需的基色 LED。 對 (K， Ra）與圖 93所示（ K， Ra）分布最佳邊界相符合的燈，圖 911給出了 LED峰值波長和通用顯色指數(shù)的關(guān)系。 第九講 白光發(fā)光二極管 圖 910說明了線寬 30nm的 2～ 5個基色 LED組成的白光 LED燈 (4750K）的典型光譜。引人第五個芯片可以使顯色指數(shù)再提高一個點。 第九講 白光發(fā)光二極管 如從圖 93能看到，三基色和四基色多芯片白光 LED分別對于 5＜ Ra＜ 85和 85＜ Ra≤98 有最高的光視效能。在室溫下，通用顯色指數(shù)達(dá)到 80，4001m/W光視效能看來是可能的。 顯示應(yīng)用要求大的色彩范圍，而照明則要求高效率和良好的顯色性。白光LED的進(jìn)一步改善可以通過把光發(fā)射器件集成到單個外延結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)。這一點可以通過改變每個芯片中的驅(qū)動電流或者調(diào)整組合中不同顏色芯片的數(shù)目來實現(xiàn)。 第九講 白光發(fā)光二極管 第九講 白光發(fā)光二極管 圖 910 色溫 CT=4870K時多芯片白光 LED的典型光譜 （ 2）多芯片多基色白光 LED 從理論上講，多基色多芯片白光 LED的方案是很可取的，因為 AlInGaN和 AlInGaP技術(shù)對于提供可能用于組裝白光 LED的各種色度的 LED都已相當(dāng)成熟。 第九講 白光發(fā)光二極管 在色溫 4870K下，最高光視效能優(yōu)化的二基色二芯片白光 LED光譜功率分布的例子如圖 910（ a）所示。 但直到目前為止， AlInGaN和 AlGaInP技術(shù)都還不能為高性能二基色體系提供 570～ 580nm范圍高效的 LED，這類白光 LED正在繼續(xù)發(fā)展中。色溫為 5557K， xy色坐標(biāo)為（ ， ），顯色指數(shù)為 Ra=。在通用照明領(lǐng)域，二基色芯片白光 LED或許只能在不需要高顯色性的應(yīng)用中與低壓鈉燈競爭。但通用顯色指數(shù)都在零附近徘徊。 假設(shè) 2個 LED發(fā)射寬度為 30nm的高斯譜線，所得結(jié)果是彩色 LED的平均數(shù)值。 ηv （ 1）二基色多芯片白光 LED 二基色多芯片白光 LED體系在所有白光固體光源中具有最高的光視效能。 第九講 白光發(fā)光二極管 只要每個 LED的輻射效率已知， n個彩色 LED組成的多芯片白光 LED的發(fā)光效率就可由式（ 92)求出 第九講 白光發(fā)光二極管 ???nieieiK1??式中， Фei是第 i個 LED的相對功率分布 ( )。 第九講 白光發(fā)光二極管 第九講 白光發(fā)光二極管 圖 99 含有一個紫外 LED和三種熒光粉的三基色 PC LED的典型白光光譜 LED 與熒光粉轉(zhuǎn)換白光 LED比較，多芯片白光 LED由于不存在斯托克位移和熒光粉中無輻射復(fù)合引起的能量耗散，效率應(yīng)該更高，它也避免了與熒光粉有關(guān)的老化問題。后者將用波長為 382nm的紫外 AlInGaN LED芯片與將紫外光分別轉(zhuǎn)換成紅色光、綠色光、藍(lán)色光的熒光粉材料組合。但是由于轉(zhuǎn)換過程中斯托克損耗的增加，激發(fā)光源移至紫外區(qū)引起發(fā)光效率下降。用光譜寬度在70～ 120nm間的三種熒光粉能得到顯色指數(shù)超過 90的準(zhǔn)連續(xù)光譜。對于紫外激發(fā)白光 LED來說，光譜的可見部分完全是由熒光粉產(chǎn)生的。在不同脈沖電流驅(qū)動下，及 25℃ 和 125℃ 不同溫度下，相關(guān)色溫CCT(K)和 Ra在 lA后趨于穩(wěn)定，說明其光學(xué)和熱學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良，值得關(guān)注。但有報導(dǎo)說硫化物不夠穩(wěn)定，這方面性能有待改進(jìn)。 第九講 白光發(fā)光二極管 MuellerMach和 Mueller選用 SrGa2S4： Eu2+熒光粉把藍(lán)光轉(zhuǎn)換為 535nm左右的綠光發(fā)射，用 SrS：Eu2+把藍(lán)光轉(zhuǎn)換為 615nm左右的紅光發(fā)射?；庠矗?450nm/540nm/610nm）的最佳組合也可以用部分被吸收的 AlInGaN芯片的藍(lán)光和適當(dāng)?shù)木G光和橙紅光兩種熒光粉來實現(xiàn)。但硅酸
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