1、 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)第十一章第十一章 白光發(fā)光二極管白光發(fā)光二極管 對(duì)于一般照明而言，人們對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源更需要白色的光源。 研制研制白光發(fā)光二極管是半導(dǎo)體照明的主要目標(biāo)，替代白熾燈、白光發(fā)光二極管是半導(dǎo)體照明的主要目標(biāo)，替代白熾燈、熒光燈這些白光光源是半導(dǎo)體照明工程的最終目標(biāo)。熒光燈這些白光光源是半導(dǎo)體照明工程的最終目標(biāo)。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)LED的分類一般一般短波長紅外光短波長紅外光 高亮度高亮度長波長紅外光長波長紅外光可見光可見光不可見光不可見光LED波長450780nm光波長8501550nm850950nm850950

2、nm 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)LED各材料比較 材料禁制帶寬度(eV)發(fā)光波長發(fā)光顏色GaAs1.35940 接近紅外線GaP2.26700 紅565 綠555 純綠GaAs1-xPx/GaAs 590660 紅GaAs1-xPx/ GaP630 紅610橙590黃Ga1-xAlxAs1.422.26660 紅GaN3.39400 藍(lán)、紫 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 新世紀(jì)光源的研制目標(biāo)新世紀(jì)光源的研制目標(biāo) 人們對(duì)新世紀(jì)光源的要求是高效、高顯色性和環(huán)保。照明用人們對(duì)新世紀(jì)光源的要求是高效、高顯色性和環(huán)保。照明用白光白光LEDLED的具體技術(shù)要求如下：的

3、具體技術(shù)要求如下：1 1、發(fā)光效率：、發(fā)光效率：要求最終達(dá)到要求最終達(dá)到200lm/W200lm/W以上。以上。2 2、顯色指數(shù)：、顯色指數(shù)：希望達(dá)到希望達(dá)到100100，一般要求也在，一般要求也在8080以上。以上。3 3、色溫：、色溫：2500-6000K2500-6000K之間。之間。4 4、壽命：、壽命：5 5萬萬-10-10萬小時(shí)。萬小時(shí)。5 5、光通量：、光通量：希望達(dá)到希望達(dá)到1Klm1Klm以上。以上。6 6、環(huán)保：、環(huán)保：要求不使用對(duì)人體有害、會(huì)污染環(huán)境的有害物質(zhì)，如要求不使用對(duì)人體有害、會(huì)污染環(huán)境的有害物質(zhì)，如汞、鉛、鎘等。汞、鉛、鎘等。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技

4、 術(shù)術(shù) 1、白光、白光LED的發(fā)明的發(fā)明 白光白光LED 于于1998年開發(fā)成功。這種年開發(fā)成功。這種LED是將是將GaN芯片芯片和釔鋁石榴石（和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光芯片發(fā)藍(lán)光（p=465nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的的YAG熒光粉受熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光發(fā)射，峰值550nm。藍(lán)光。藍(lán)光LED基基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸

5、收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光。 現(xiàn)在，對(duì)于現(xiàn)在，對(duì)于InGaN/YAG白色白色LED，通過改變，通過改變YAG熒光熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。的各色白光。 二、白光二、白光LEDLED概述概述 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)在技術(shù)方面白光在技術(shù)方面白光LEDLED目前主要分為兩種發(fā)光方式目前主要分為兩種發(fā)光方式: : 目前主要的商品化做法是由日亞化學(xué)目前主要的商品化做法是由日亞化學(xué)(Nichia)(Nichi

6、a)以以460nm460nm波波長的長的InGaNInGaN藍(lán)光晶片涂上一層藍(lán)光晶片涂上一層YAGYAG熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光熒光物質(zhì)，利用藍(lán)光LEDLED照射照射此熒光粉便產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的此熒光粉便產(chǎn)生與藍(lán)光互補(bǔ)的555nm555nm波長黃光，再利用透鏡原波長黃光，再利用透鏡原理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，得到白光。理將互補(bǔ)的黃光、藍(lán)光予以混合，得到白光。白光白光LEDLED開發(fā)基開發(fā)基礎(chǔ)在于藍(lán)光技術(shù)，目前在藍(lán)光礎(chǔ)在于藍(lán)光技術(shù)，目前在藍(lán)光LEDLED技術(shù)方面仍以日亞化學(xué)領(lǐng)先，技術(shù)方面仍以日亞化學(xué)領(lǐng)先，擁有眾多專利權(quán)。擁有眾多專利權(quán)。 第二種是日本住友電工開發(fā)出以第二種是日本住友電工開發(fā)出以ZnS

7、eZnSe為材料的白光為材料的白光LEDLED，不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光不過發(fā)光效率較差，但由于目前白光LEDLED市場(chǎng)熱銷，仍呈現(xiàn)供市場(chǎng)熱銷，仍呈現(xiàn)供不應(yīng)由求現(xiàn)象。不應(yīng)由求現(xiàn)象。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)2、白光、白光LED的種類和原理的種類和原理 芯片數(shù)芯片數(shù)激發(fā)源激發(fā)源發(fā)光材料發(fā)光材料發(fā)光原理發(fā)光原理 1 藍(lán)色藍(lán)色LED InGaN/YAG InGaN的藍(lán)光與的藍(lán)光與YAG的黃光混的黃光混合成白光合成白光 藍(lán)色藍(lán)色LED InGaN/熒光粉熒光粉 InGaN的藍(lán)光激發(fā)的紅綠藍(lán)三的藍(lán)光激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光基色熒光粉發(fā)白光 藍(lán)色藍(lán)色LED ZnSe 由薄膜層

8、發(fā)出的藍(lán)光和在基板由薄膜層發(fā)出的藍(lán)光和在基板上激發(fā)出的黃光混色成白光上激發(fā)出的黃光混色成白光 紫外紫外LED InGaN/熒光粉熒光粉 InGaN的紫外激發(fā)的紅綠藍(lán)三的紫外激發(fā)的紅綠藍(lán)三基色熒光粉發(fā)白光基色熒光粉發(fā)白光 2 藍(lán)色藍(lán)色LED 黃綠黃綠LED InGaN、GaP 將具有補(bǔ)色關(guān)系的兩種芯片封將具有補(bǔ)色關(guān)系的兩種芯片封裝在一起，構(gòu)成白色裝在一起，構(gòu)成白色LED 3 藍(lán)色藍(lán)色LED 綠色綠色LED 紅色紅色LED InGaN AlInGaP 將發(fā)三原色的三種小片封裝在將發(fā)三原色的三種小片封裝在一起，構(gòu)成白色一起，構(gòu)成白色LED 多個(gè)多個(gè) 多種光色多種光色的的LED InGaN、GaP A

9、lInGaP 將遍布可見光區(qū)的多種光芯片將遍布可見光區(qū)的多種光芯片封裝在一起，構(gòu)成白色封裝在一起，構(gòu)成白色LED 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)3、白光、白光LED的特點(diǎn)的特點(diǎn) 白光白光LED是最被看好的是最被看好的LED新興產(chǎn)品，其在照明市場(chǎng)的發(fā)新興產(chǎn)品，其在照明市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿χ档闷诖Ｅc白熾鎢絲燈泡及熒光燈相比，白光展?jié)摿χ档闷诖Ｅc白熾鎢絲燈泡及熒光燈相比，白光LED具具有有體積小體積小(多顆、多種組合多顆、多種組合)、發(fā)熱量低發(fā)熱量低(沒有熱幅射沒有熱幅射)、耗電量小耗電量小(低電壓、低電流起動(dòng)低電壓、低電流起動(dòng))、壽命長壽命長(1萬小時(shí)以上萬小時(shí)以上)、反應(yīng)速度快反應(yīng)速度快

10、(可可在高頻操作在高頻操作)、環(huán)保環(huán)保(廢棄物可回收，沒有污染廢棄物可回收，沒有污染)、可平面封裝易、可平面封裝易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，是被業(yè)界看好在未來開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，是被業(yè)界看好在未來10年內(nèi)，成年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力商品。為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力商品。 目前白光目前白光LED仍處于初期發(fā)展階段，在使用壽命上仍待改仍處于初期發(fā)展階段，在使用壽命上仍待改進(jìn)，但基本上沒有白熾燈泡、熒光燈的缺點(diǎn)，價(jià)格過高是未能進(jìn)，但基本上沒有白熾燈泡、熒光燈的缺點(diǎn)，價(jià)格過高是未能普及的主要原因。普及的主要原因。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)白光白光LED與現(xiàn)行照明設(shè)備

11、比較與現(xiàn)行照明設(shè)備比較照明方式照明方式特點(diǎn)特點(diǎn)白光白光LED具有發(fā)熱量低、耗電量少（白熾燈泡的八分之一，熒具有發(fā)熱量低、耗電量少（白熾燈泡的八分之一，熒光燈泡的二分之一）、壽命長（數(shù)萬小時(shí)以上，是熒光燈泡的二分之一）、壽命長（數(shù)萬小時(shí)以上，是熒光燈的光燈的10倍）、反應(yīng)速度快、體積小可平面封裝等優(yōu)倍）、反應(yīng)速度快、體積小可平面封裝等優(yōu)點(diǎn)，易開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，是被業(yè)界看好在未來點(diǎn)，易開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品，是被業(yè)界看好在未來10年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一潛力商品。年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一潛力商品。熒光燈熒光燈熒光燈省電，但廢棄物有汞污染、易碎等問題。熒光燈省電，但廢棄物有汞污染、易碎

12、等問題。白熾燈白熾燈低效率、高耗電、壽命短、易碎。低效率、高耗電、壽命短、易碎。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)白光白光LED照明效益分析照明效益分析節(jié)省節(jié)省110110億度電，億度電，約合約合1 1座核電廠發(fā)座核電廠發(fā)電量。電量。2525白熾燈及白熾燈及100100日光燈被日光燈被白光白光LEDLED取代取代臺(tái)灣臺(tái)灣每年節(jié)省每年節(jié)省1010億公升億公升以上的原油消耗。以上的原油消耗。可減少可減少1-21-2座核電座核電廠發(fā)電量。廠發(fā)電量。100100白熾燈被白熾燈被白光白光LEDLED取代取代日本日本每年減少每年減少7.557.55億噸億噸二氧化碳排放量。二氧化碳排放量。每年節(jié)省每

13、年節(jié)省350350億美億美元電費(fèi)。元電費(fèi)。5555白熾燈及白熾燈及5555日光燈被白光日光燈被白光LEDLED取代取代美國美國降低二氧化碳排放降低二氧化碳排放能源節(jié)約能源節(jié)約條件條件地區(qū)條件地區(qū)條件效益效益 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)4、白光、白光LED的應(yīng)用的應(yīng)用 未來白光未來白光LED的應(yīng)用市場(chǎng)將非常廣泛，包括手電筒、裝飾的應(yīng)用市場(chǎng)將非常廣泛，包括手電筒、裝飾燈、燈、LCD背光源、汽車內(nèi)部照明市場(chǎng)、投影燈源等，不過最被背光源、汽車內(nèi)部照明市場(chǎng)、投影燈源等，不過最被看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)還是取代白熾鎢絲燈泡及熒光燈。看好的市場(chǎng)以及最大的市場(chǎng)還是取代白熾鎢絲燈泡及熒光燈。 半半

14、 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)5、白光、白光LED主要生產(chǎn)企業(yè)介紹主要生產(chǎn)企業(yè)介紹 在在LED業(yè)者中，日亞化學(xué)是最早運(yùn)用上述技術(shù)工藝業(yè)者中，日亞化學(xué)是最早運(yùn)用上述技術(shù)工藝研發(fā)出不同波長的高亮度研發(fā)出不同波長的高亮度LED，以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光，以及藍(lán)紫光半導(dǎo)體激光（Laser Diode；LD），是業(yè)界握有藍(lán)光），是業(yè)界握有藍(lán)光LED專利權(quán)的重專利權(quán)的重量級(jí)業(yè)者。量級(jí)業(yè)者。 目前除日亞化學(xué)和住友電工外，還有豐田合成、羅沐、目前除日亞化學(xué)和住友電工外，還有豐田合成、羅沐、東芝和夏普，美商?hào)|芝和夏普，美商Cree，全球，全球3大照明廠奇異、飛利浦、大照明廠奇異、飛利浦、歐司朗以及歐司朗以及H

15、P、Siemens、 Research、EMCORE等都等都投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)白光投入了該產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)，對(duì)促進(jìn)白光LED產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化方面起到了積極的促進(jìn)作用。市場(chǎng)化方面起到了積極的促進(jìn)作用。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)6、白光、白光LED技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 未來白光未來白光LED在技術(shù)上有朝三波長全彩發(fā)展的趨勢(shì)，在亮在技術(shù)上有朝三波長全彩發(fā)展的趨勢(shì)，在亮度上目前每瓦度上目前每瓦15流明，未來目標(biāo)是達(dá)到每瓦流明，未來目標(biāo)是達(dá)到每瓦100流明；在價(jià)格流明；在價(jià)格上現(xiàn)階段每個(gè)約上現(xiàn)階段每個(gè)約5元人民幣，未來目標(biāo)降至元人民幣，未來目標(biāo)降至

16、1元人民幣。因此，元人民幣。因此，三波長全彩、高流明、低成本是白光三波長全彩、高流明、低成本是白光LED的發(fā)展趨勢(shì)的發(fā)展趨勢(shì)。目前全。目前全球大廠正積極努力中，預(yù)計(jì)在球大廠正積極努力中，預(yù)計(jì)在2010年前可達(dá)成此目標(biāo)。年前可達(dá)成此目標(biāo)。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)第三節(jié)第三節(jié) 人造白光的最佳化人造白光的最佳化一、發(fā)光效率和顯色性的折中一、發(fā)光效率和顯色性的折中 1、發(fā)光效率、發(fā)光效率v= e.K，輻射效率依賴于器件的能量轉(zhuǎn)換性，輻射效率依賴于器件的能量轉(zhuǎn)換性能，技術(shù)不斷發(fā)展，就會(huì)不斷提高。光視效能能，技術(shù)不斷發(fā)展，就會(huì)不斷提高。光視效能K僅依賴于光發(fā)僅依賴于光發(fā)射體的光譜功率分布

17、，而與產(chǎn)生發(fā)射的手段無關(guān)。射體的光譜功率分布，而與產(chǎn)生發(fā)射的手段無關(guān)。 0780380)()()()/(683dSdSVWlmK最大效能值在最大效能值在555nm555nm處，為處，為683lm/W683lm/W。對(duì)于給定的光譜功率分布對(duì)于給定的光譜功率分布S()，光視效能由下式?jīng)Q定：，光視效能由下式?jīng)Q定： 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)一是一是把內(nèi)量子效率和取光效率最大化，從而獲把內(nèi)量子效率和取光效率最大化，從而獲得最大的發(fā)光效率。得最大的發(fā)光效率。二是二是優(yōu)化發(fā)光體的光譜功率分布，以獲得最佳優(yōu)化發(fā)光體的光譜功率分布，以獲得最佳的光視效能和顯色指數(shù)。的光視效能和顯色指數(shù)。2、白光、

18、白光LED實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)最佳化涉最佳化涉及兩個(gè)問及兩個(gè)問題：題：3、發(fā)光體的光譜功率分布優(yōu)化問題、發(fā)光體的光譜功率分布優(yōu)化問題 全范圍普朗克譜，光視效能較低，顯色指數(shù)為全范圍普朗克譜，光視效能較低，顯色指數(shù)為100；380-780nm波長的修飾普朗克譜，光視效能提高，顯色指數(shù)為波長的修飾普朗克譜，光視效能提高，顯色指數(shù)為100; 430-660nm波長的修飾普朗克譜，光視效能進(jìn)一步提高，顯色波長的修飾普朗克譜，光視效能進(jìn)一步提高，顯色指數(shù)為指數(shù)為95。普遍規(guī)律：普遍規(guī)律：在一個(gè)特定的體系中，光視效能和顯色指數(shù)是矛盾在一個(gè)特定的體系中，光視效能和顯色指數(shù)是矛盾的，需要尋求這兩個(gè)性能參數(shù)間的折中。的，需

19、要尋求這兩個(gè)性能參數(shù)間的折中。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)二、二基色體系二、二基色體系 根據(jù)混色原理，兩個(gè)互補(bǔ)色混合都能產(chǎn)生白光，但對(duì)根據(jù)混色原理，兩個(gè)互補(bǔ)色混合都能產(chǎn)生白光，但對(duì)于于459nm459nm的藍(lán)紫光和的藍(lán)紫光和572nm572nm的黃綠光這一對(duì)光譜線，混合成的黃綠光這一對(duì)光譜線，混合成白光的光視效能最大。白光的光視效能最大。相加混色圖三、多基色體系三、多基色體系 在三基色體系中，白光特在三基色體系中，白光特性可以得到改善。已知，使發(fā)性可以得到改善。已知，使發(fā)光效率和顯色指數(shù)最高所要求光效率和顯色指數(shù)最高所要求的白光的功率分布譜含有的白光的功率分布譜含有450nm、5

20、40nm和和610nm三三個(gè)峰。與二基色體系比較，在個(gè)峰。與二基色體系比較，在同樣的顯色指數(shù)下，三基色體同樣的顯色指數(shù)下，三基色體系發(fā)光效率可以提高系發(fā)光效率可以提高20%。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)第四節(jié)第四節(jié) 熒光粉轉(zhuǎn)換白光熒光粉轉(zhuǎn)換白光LEDLED一、二基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光一、二基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光LEDLED 設(shè)計(jì)二基色白光設(shè)計(jì)二基色白光LEDLED的直接途徑是用發(fā)射藍(lán)光的的直接途徑是用發(fā)射藍(lán)光的AlInGaNAlInGaN芯片芯片和發(fā)射黃光的熒光粉。典型的器件結(jié)構(gòu)如下圖所示。和發(fā)射黃光的熒光粉。典型的器件結(jié)構(gòu)如下圖所示。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù) 藍(lán)光芯片

21、固定在內(nèi)置的藍(lán)光芯片固定在內(nèi)置的反射杯中，并涂覆一層環(huán)氧反射杯中，并涂覆一層環(huán)氧樹脂和熒光粉顆粒混合而成樹脂和熒光粉顆粒混合而成的轉(zhuǎn)換層。整個(gè)結(jié)構(gòu)在透明的轉(zhuǎn)換層。整個(gè)結(jié)構(gòu)在透明樹脂中，部分藍(lán)光在熒光粉樹脂中，部分藍(lán)光在熒光粉層中被吸收并轉(zhuǎn)換為黃光。層中被吸收并轉(zhuǎn)換為黃光。其余的藍(lán)光進(jìn)入環(huán)氧樹脂并其余的藍(lán)光進(jìn)入環(huán)氧樹脂并與黃光混合成白光。熒光粉與黃光混合成白光。熒光粉的最佳選擇為鈰摻雜的釔鋁的最佳選擇為鈰摻雜的釔鋁石榴石石榴石YAG：Ce3+ 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù) 選擇熒光粉的標(biāo)準(zhǔn)主要有五條：選擇熒光粉的標(biāo)準(zhǔn)主要有五條：1、對(duì)、對(duì)LED發(fā)射波長有強(qiáng)烈發(fā)射波長有強(qiáng)烈的吸收。的吸

22、收。2、高的量子激發(fā)效率。、高的量子激發(fā)效率。3、滿意的穩(wěn)定度。、滿意的穩(wěn)定度。4、適當(dāng)、適當(dāng)?shù)男蚊病５男蚊病?、適合的粒度。、適合的粒度。 二、多基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光二、多基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED 三基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光三基色熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED能改善發(fā)光效率和顯色性。能改善發(fā)光效率和顯色性。基色光源（基色光源（450nm/540nm/610nm）的最佳組合也可以用部）的最佳組合也可以用部分被吸收的分被吸收的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(shí)現(xiàn)。熒光粉來實(shí)現(xiàn)。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù) 三、紫外三、紫外LEDLED激發(fā)多基

23、色熒光粉激發(fā)多基色熒光粉 多基色白光多基色白光LEDLED的另一種方法是采用紫外的另一種方法是采用紫外LEDLED芯片激發(fā)一組熒光芯片激發(fā)一組熒光粉。對(duì)于紫外激發(fā)白光粉。對(duì)于紫外激發(fā)白光LEDLED來說，光譜的可見部分完全是由熒光粉來說，光譜的可見部分完全是由熒光粉產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)常用的三種產(chǎn)生白光的方法：常用的三種產(chǎn)生白光的方法： 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù) 白光LED 各種製造方式之優(yōu)缺點(diǎn)比較 白光產(chǎn)生方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)單晶粒藍(lán)光LED+YAG單一晶粒產(chǎn)生白光，單一晶粒產(chǎn)生白光，成本低，成本低，電子迴路設(shè)計(jì)簡單電子迴路設(shè)計(jì)簡單螢光粉使其發(fā)光

24、效率低螢光粉使其發(fā)光效率低白色光不夠均勻白色光不夠均勻演色性不佳演色性不佳螢光粉材料不易尋找螢光粉材料不易尋找紫外光LED +螢光材料螢光粉材質(zhì)容易尋找螢光粉材質(zhì)容易尋找可使用轉(zhuǎn)換效率高於可使用轉(zhuǎn)換效率高於YAG的螢光材料，的螢光材料，發(fā)光效率有提高空間發(fā)光效率有提高空間演色性佳演色性佳發(fā)光效率低發(fā)光效率低封裝材料被紫外光照射封裝材料被紫外光照射易產(chǎn)生老化易產(chǎn)生老化限於螢光粉塗佈，使白限於螢光粉塗佈，使白色光不夠均勻色光不夠均勻多晶粒紅、綠、藍(lán)三色光組合發(fā)光效率較高發(fā)光效率較高可動(dòng)態(tài)調(diào)整色溫可動(dòng)態(tài)調(diào)整色溫 演色性佳演色性佳Color Gamut 範(fàn)圍大範(fàn)圍大顏色自然顏色自然三晶粒各別的電子迴路

25、三晶粒各別的電子迴路設(shè)計(jì)提高成本高設(shè)計(jì)提高成本高 近距離混色性不佳近距離混色性不佳三原色三原色LED發(fā)光效率不發(fā)光效率不均均ZnSe藍(lán)光LED+ZnSe基板單一晶粒產(chǎn)生成本低單一晶粒產(chǎn)生成本低低驅(qū)動(dòng)電壓低驅(qū)動(dòng)電壓(2.7V)不需使用螢光粉不需使用螢光粉發(fā)光效率較發(fā)光效率較GaN 系系50%壽命短，僅壽命短，僅8,000小時(shí)小時(shí) 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù)第五節(jié)第五節(jié) 多芯片白光多芯片白光LEDLED 與熒光粉轉(zhuǎn)換白光與熒光粉轉(zhuǎn)換白光LEDLED比較，多芯片白光比較，多芯片白光LEDLED由于不存在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，斯托克位移和熒光粉中無輻射復(fù)

26、合引起的能量耗散，效率應(yīng)效率應(yīng)該更高，它也避免了與熒光粉有關(guān)的老化問題該更高，它也避免了與熒光粉有關(guān)的老化問題。其缺點(diǎn)是器其缺點(diǎn)是器件更復(fù)雜，價(jià)格可能更高。件更復(fù)雜，價(jià)格可能更高。 nieieivK1/式中，式中，ei是第是第i個(gè)個(gè)LED的相對(duì)功率分布的相對(duì)功率分布) 1(1niei 只要每個(gè)只要每個(gè)LED的輻射效率的輻射效率ei已知，已知，n 個(gè)彩色個(gè)彩色LED組成組成的多芯片白光的多芯片白光LED的發(fā)光效率就可求出的發(fā)光效率就可求出 半半 導(dǎo)導(dǎo) 體體 照照 明明 技技 術(shù)術(shù) 如果芯片的量子效率為如果芯片的量子效率為100%，而且一個(gè)芯片的發(fā)射譜不被，而且一個(gè)芯片的發(fā)射譜不被別的芯片吸收，多芯片白光別的芯片吸收，多芯片白光LED發(fā)光效率在理論上限就等于光發(fā)光效率在理論上限就等于光譜分布的光視效能。譜分布的光視效能。 一、二基色多芯片白光一、二基色多芯片白光LED 二基色多芯片白光二基色多芯片白光LED體系在所有白光固體光源中具有最體系在所有白光固體光源中具有最高的光視效能。假設(shè)高的光視效能。假設(shè)2個(gè)個(gè)LED發(fā)射寬度為發(fā)射寬度為30nm的高斯譜線，所的高斯譜線，所得結(jié)果是彩色得結(jié)果是彩色LED的平均數(shù)值。光譜功率分布已全面優(yōu)化，使的平均數(shù)值。光譜功率分布已全面優(yōu)化，使特定色溫下效率最高。但通用顯色指數(shù)都在零附近徘徊。雖然特定色溫