可調色溫顯指的前沿白光大功率產品技術分析

深圳雷曼光電科技股份有限公司

摘 要：白光LED應用在照明領域對其技術參數的要求很高，尤其是室內白光大功率燈具產品對發(fā)光效率、色溫及顯色指數有更高的要求。文章探討了一種前沿的色溫及顯色指數可調的技術，通過紅光補償提升顯色指數，并通過黃光補償降低色溫，該技術的優(yōu)勢在于顯色指數及色溫可調的同時，發(fā)光效率也有提升。

關鍵詞： 白光大功率LED；顯色指數/色溫可調；晶片；熒光粉；支架

中圖分類號：TN312+.8 文獻標識碼：B

The Advanced Technology Aanlysis of Controllable CRI and CCT High Power White LED

Ledman Optoelectronic Co., Ltd.

(Ledman Optoelectronic Co., Ltd., Shenzhen 518108, China)

Abstract: The application of white LED has high requirement, especially for indoor lighting, including output efficiency/CCT and high CRI, CCT and CRI are both controllable shoule be the advanced technology by indoor intelligent lighting.

Keywords: high power white LED; controlled CCT and CRI; chip; phosphor; substrate

引 言

藍光LED問世之后，利用熒光體與藍光LED的組合，就可輕易獲得白光LED，這是行業(yè)中最成熟的一種白光封裝方式。目前白光LED已成為照明光源，一般家用照明已成為現實。目前傳統(tǒng)白光大功率產品采用藍光晶片激發(fā)單一黃色熒光粉，其缺點是顯色性較差。為提高顯色性，通常在黃色熒光粉中添加紅色熒光粉以增加光譜中的紅色成分，其缺點是由于紅色熒光粉的轉換效率低，致使整體白光發(fā)光效率降低。而雷曼光電一直致力于提高顯色指數、發(fā)光效率及控制色溫的技術開發(fā)。

1 技術構思

為提高白光大功率產品的顯色性，并獲得較高的整體發(fā)光效率，我司采用一顆大功率藍光晶片、一顆中功率紅光晶片和一顆小功率黃光晶片集成封裝，并采用熒光粉激發(fā)方式得到高光通量、高顯色性的白光LED，其封裝結構如圖1所示。

圖1中，在水平大功率基板上分別固定一顆大功率藍光晶片、中功率黃光晶片以及小功率紅光晶片，三顆晶片分別采用三條電流回路，再在其表面封裝熒光膠，藍光晶片激發(fā)熒光膠產生色溫在6,000K左右的正白光，通過控制黃光晶片的電流從而實現白光色溫可調，通過控制紅光晶片的電流從而實現白光顯色指數可調。

2 技術原理分析

傳統(tǒng)白光光譜由藍光加黃光光譜組成，如圖2所示。

為提高白光產品的顯色指數，目前行業(yè)內普遍采用在黃色熒光粉內加入紅色熒光粉的方法，其光譜圖如圖3所示。

由于紅色熒光粉材質多為氮化物或硅酸鹽，其激發(fā)效率往往偏低，老化衰減較大。采用紅光晶片提升顯色指數，紅光本身對黃色熒光粉無影響，其自身亦不牽涉到激發(fā)效率的問題，故可以實現顯色指數的大幅提升，而且對產品的發(fā)光效率和老化衰減沒有損失，如圖4所示。

3 實測產品數據分析

如表1所示，紅光、黃光的電流可調范圍在0～50mA之間，分別點亮紅、黃光，整顆LED器件的亮度均有提升，且黃光導致的亮度提升高于紅光。由此可分析得出，黃光晶片對提升產品的發(fā)光效率有較大幫助。

如圖5所示，通過改變紅色晶片的電流，白光大功率LED產品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，紅色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產品的顯色指數得到提升。結合表1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術從根本上回避了黃色熒光粉內添加紅色熒光粉以提高顯色指數而導致的發(fā)光效率下降的問題。

如圖6所示，通過改變黃色晶片的電流，白光大功率LED產品的光譜圖發(fā)生了明顯的變化，黃色光譜部分逐漸增強，從而使白光大功率產品的色溫實現可調。結合表1，此時發(fā)光效率亦有明顯提升，該技術從根本上回避了黃色熒光粉制作不同色溫的白光而導致的發(fā)光效率下降的問題。

4 結論

通過新型技術，采用紅光及黃光晶片分別進行電流控制，從而達到了提高顯色指數以及可控色溫的效果，并且回避了為提高顯色指數而犧牲發(fā)光效率的問題。通過對紅色晶片的電流控制，顯色指數最高可以達到97，但應用時需平衡好顯色指數與色坐標的關系，避免因紅色光譜增加較多而導致整體色坐標紅漂的現象。

隨著白光LED在照明上的應用，客戶需求也在不斷提高，我們必須不斷創(chuàng)新，提升我們的產品性能，改善我們的工藝，盡可能滿足客戶需求。要做出高性能的白光LED產品，先進的產品設計開發(fā)直接影響著白光LED的衰減和品質，因此，好的設計加上最佳的搭配，再配合雷曼特有的制造工藝，是做好白光器件的技術關鍵所在。對雷曼人來說，我們必須充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，不斷努力，加大研發(fā)力度，開發(fā)出更加適合客戶要求的產品，為國家半導體照明節(jié)能產業(yè)做出貢獻。

參考文獻

[1] 湯順青. 色度學[M]. 北京理工大學出版社，1990. 6.

[2] 方志烈. 半導體照明技術[M]. 電子工業(yè)出版社，2009. 5.

[3] 何錦華. 熒光粉在高顯色白光LED中的應用技術研究[J]. 中國照明電器，2009. 2.

[4] 朱建華. 大功率白光LED在照明器具中的應用研究[N]. 浙江科技學院學報，2007. 4.