浅谈白光LED发光顏色与萤光粉的关係

白光LED光源照明具有绿色环保、寿命超长、节能、体积小、重量轻、回应快、工作电压低及安全性好的特点,因此被称为继白炽灯、日光灯和节能灯之后的21世纪绿色照明光源。让LED发出白光是有多种方式的,目前广泛应用并已实现产业化的方式是在LED芯片上涂敷萤光粉而实现发射白光。 由于LED采用萤光粉实现白光的三种方法,在技术上并没有完全成熟,所以严重地限制了白光LED在照明领域的普及应用。


第一种方案是由全球最大LED厂日本的日亚化公司(Nichia)所垄断的,即在蓝色LED芯片上涂敷能被蓝光激发的黄色萤光粉,原理是通过芯片发出的蓝光与萤光粉发出的黄光互补形成白光。不过,这种方案的一个原理性的缺点就是该萤光体中Ce3+离子的发射光谱不具连续光谱特性,因此,显色性较差、发光效率不够高,难以满足低色温照明的需求,要想解决这个问题必须通过开发新型的高效萤光粉来改善。


第二种方案是在蓝色LED芯片上涂覆绿色和红色萤光粉,其原理是通过芯片发出的蓝光与萤光粉发出的绿光和红光复合得到白光,这样显色性就比较好。缺点就是这个方案所用的萤光粉有效转换效率低,只有提高红色萤光粉的效率才能得到改善。


第三种方案是在紫光或紫外光LED芯片上涂敷三基色或多种顏色的萤光粉,其原理是利用该芯片发射的长波紫外光(370nm-380nm)或紫光(380nm-410nm)来激发萤光粉而实现白光发射,这种方案的显色性比前两种方案都要好,但是所用的萤光粉有效转换效率也较低,并且红色和绿色萤光粉一般为硫化物体系,所以这类萤光粉发光稳定性差、光衰较大。只有开发出更高效的、低光衰的LED专用萤光粉才能取得较高的转换效率。


儘管以上三种方案实现白光LED都有一些问题或缺点,但是采用萤光粉来制作彩色LED却有不少优点,原因如下:


一、虽然不使用萤光粉,也能研制出各种不同顏色的彩色LED,但是这些不同顏色LED的发光效率相差很大。而采用萤光粉就可以利用某些波段LED发光效率高的优点来制备其他波段的LED,以提高该波段的发光效率。目前,已经有厂商研制出高效萤光粉,改进了有些绿光LED广泛应用于手机背光源,取得了十分不错的效果和经济效益。

  
二、由于LED的发光波长现在还很难精确控制,因而会造成有些波长的LED得不到应用而出现浪费,而采用萤光粉可以将这些所谓的"废品"转化成我们所需要的顏色而得到利用。


三、采用萤光粉方案可以使一些LED的光色变得更加柔和或鲜艳,以达到适应不同需求的目的。其中,萤光粉在白光LED领域应用最为广泛。再加上萤光粉其自身特殊的优点,所以在彩色LED中也能应用萤光粉达到既定的需求。


展望未来,萤光粉在白光LED和彩色LED上的应用仅仅是刚刚起步,许多技术还需要改进与更新,相信在科技工作者的深入研究和开发后,LED会在萤光粉的帮助下大放异彩。

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