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cc2008 2009-02-24 18:51

红色荧光粉在照明白光LED中的应用研究

摘要 研究了二价Eu激活的碱土金属硫化物红色荧光粉对LED光色参数的影响。结果表明,加入红色荧光粉后,在降低色温和提高显色性的同时,光通量大幅度降低,因此,本方法对低色温LED是不实用的。 H@Z_P p?  
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关键词 碱土硫化物 YAG 荧光粉 LED cMw<3u\  
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上世纪90年代中期,人们用蓝光芯片和YAG:Ce3+ 黄色荧光粉制出了白光LED光源,但色温较高,一般在5000K以上,为了降低色温,制出高显色暖白色的LED,我们采用了通用的方法,即在黄色荧光粉中增加红色荧光粉的方法进行了试验。[1]、[2] 8h=t%zMSb  
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一、原料和仪器 jx: IK  
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黄色荧光粉:采用发射峰值波长约为545nm的YAG:Ce3+黄粉; B*(]T|ff<  
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红色荧光粉:采用二价Eu激活的碱土金属硫化物; (%my:\>l  
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激发发射光谱的测量:使用Fluorolog 3-12型荧光分光光度计; &9L4 t%As  
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LED光色性能的测量:使用SPR-920D光谱辐射分析仪。 L:$4o  
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二、试验步骤和内容 .H" ?& Mf  
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按不同比例将黄粉与红粉混合均匀,分别称取一定量的混合粉与环氧树脂等材料配成浆液,同时进行点胶、烘干等工序,利用同种芯片(台湾芯片)封装成的φ5 20mA LED管子进行测试[3],结果如表1。 ]juPm8eF  
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表1 在同种封装工艺条件下含有不同比例荧光粉的LED光色参数对比 U"PcNQy  
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phosphor + blue chip
color temperature    (K)
color coordinates     (x/y)
color rendering index
luminous flux(lm)
chip
30000
0.1425/0.0445
-52.1
0.735
yellow + chip
5492
0.3330/0.3739
75.9
3.392
yellow + red + chip
4226
0.3713/0.3717
78.9
1.864
yellow + more red + chip
2847
0.4173/0.3483
89.4
1.321
red + chip
1740
0.3392/0.1463
-71.6
0.225
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三、结果讨论 8<=^Rkz  
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从表1可以看出除了蓝光芯片及蓝光芯片和红色荧光粉封装成的LED光色参数外,中间的三种LED随着红色荧光粉的比例增大,色温降低了,CRI提高了,这和紧凑型荧光灯的现象是一致的,但是光通量却下降得太多,其原因可以从图1中二价Eu激活的碱土金属硫化物红色荧光粉的激发光谱得到解释,由于它的激发光谱很宽,从380nm一直延伸到600nm,在这样一个激发范围中,不仅覆盖了蓝光LED的发射波长,而且也覆盖了大部分YAG:Ce3+黄色荧光粉的发射波长[4],因此,二价Eu激活的碱土金属硫化物不仅把蓝光LED的能量部分地转成了红光,而且把YAG:Ce3+ 荧光粉发出的对人眼最敏感的黄绿光也部分地转成了红光,这样总的LED光通量自然就会大幅度地下降。如表1所示,色温从5492K降到4226K,降低了1266K,显色指数从75.9提高到78.9,提高了3,色温的降低和显色指数的提高并不多,可是光通量却从3.392lm降到1.864lm,降低了45%,这自然是不合理的。 5 ~Wg=u<6  
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图1:黄粉与硫化物红粉的激发光谱图 黄粉λem: 544nm )l3Uf&v^f  
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图2:黄粉与硫化物红粉的发射光谱图 红粉λem: 632nm λex: 460nm @) Qgy}*5  
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如果能有一种红色荧光粉,最好是三价Eu激活的荧光粉,它的激发光谱是较窄的带状、峰值波长在460nm左右的光谱,那么,加入这种红色荧光粉会避免上述红色荧光粉的弊病。于是,我们也研究了Eu3+ 激活的氧化物体系LED红粉的激发发射光谱,其发射波长很理想,处在人眼对红光光谱最敏感的610nm附近,但激发光谱为线谱,对芯片的发光光谱要求太严,也是不实际的。 W__ArV2Z_  
GEc6;uz<  
总之,我们认为用加入当前红色荧光粉的方法来降低色温,提高显色指数的方法对低色温普通照明LED是不妥当的,因为它大大降低了LED的光通量。因此,要降低LED色温提高显色性,还得从其它方面努力。 lA^1}  
ZT0\V ]!B  
参考文献: T[oC='I+O  
bZqTT~'T  
1 Jianping Wu , David Newman , Ian V.F. Viney , Study on relationship of luminescence in CaS:Eu,Sm and dopants concentration , Journal of Luminescence 99(2002) 237-245 AZj&;!}  
,;k+n)  
2 Young-Duk Huh, Jae-Hoon Shim, Youhyuk Kim, and Young Rag Do, Optical Properties of Three-Band White Light Emitting Diodes, Journal of The Electrochemical Society, 150 (2) H57-H60 (2003) pv_o4qEN  
Q]ersA8 V>  
3 魏岚 ,韩钧祥 ,照明白光LED光源色参数一致性探讨,CLC-10 Dalian’2004第十届全国发光学学术会议论文摘要集,P228-229 E/;t6& 6  
Hfcpqa  
4 魏岚 ,韩钧祥 ,高亮度白光LED用YAG:Ce3+ 荧光粉的研制,2005中国(厦门)国际半导体照明论坛,P193-195 c_J9CKqc  
$O"ss>8Se  
(魏 岚     韩钧祥     戴茜玲  厦门通士达照明有限公司     厦门     361026)
minger 2009-02-28 12:59
很好  谢谢
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