图解白光LED发光原理.doc

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1、图解白光 LED 发光原理 导读: 本文主要介绍目前市场上白光 LED 生产技术主要分为两大主流。同时通过原理分析白光 LED 的发光原理,以及利用发光二极管产生白光的原理与优劣点。 o 关键字 o 白光 LED 发光原理 LED 芯片 目前市场上 白光 LED 生产技术主要分为两大主流:第一为利用荧光粉将 蓝光 LED 或紫外 UV-LED 所产生的蓝光或紫外光分别转换为双波长(D ichromatic) 或三波长 (Trichromatic)白光,此项元件技术称之为荧光粉转换白光LED(Phosphor Converted-LED);第二类则为多芯片型白光 LED,经由组合两种( 或以上)

2、不同色光的 LED 组合以形成白光,目前市场上白光 LED 商品以蓝光 LED 芯片搭配黄光荧光粉最为普遍,主要应用于汽车照明与手机面板等领域,以目前白光 LED 产品市场分析,荧光粉转换白光 LED 可谓主流。 (红色和绿色荧光粉多为硫化物体系,这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大。)下图简要归纳并比较多种白光 LED 构装原理和优劣点,其中(a)型构装方式、演色性最佳,但成本最高,尚未能普及;构装方式(b) 则具有技术最成熟且成本低廉之优势,但色偏、演色性不佳,须以适当红、黄光荧光粉加以改善,此外,最严重者为日亚化学专利限制难以规避;而构装方式(c)与(d) 两者所制作的白光 LED 演色性俱

3、佳、色偏小、成本低且专利局限较不严重,因此未来深具发展潜力。利用发光二极管产生白光的原理与优劣点荧光粉如何涂在 LED 灯上?M.R.Kramas 等人发现,如果将荧光粉随意放在 LED 芯片上,如下图(a)所示发光均匀性不佳,所以改变方式如图(b) 所示,将荧光粉均匀地涂在 LED 表面上,图(c)则比较两者的 CCT 及 Ra 值,发现用图(b) 方法者其 CCT 值变动甚少。1 2 什么是 CCT?CCT 是 correlated colour temperature 的缩写,意思是相关色温。色温是指当一标准黑体被加热时,随着温度的升高,其颜色由深红至浅红至橙黄至白至蓝白至蓝色的变化,利

4、用黑体的这一特征,当待测光源与黑体在某一温度下的光色相同时,该黑体的温度即为待测光源的色温。色温高光色偏冷,色温低光色偏暖。白光 LED 光谱对人眼的影响人眼最不能接受的是蓝光和 UV 光,蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的 10 倍,而UV 光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的 10 倍,长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞。即使到时多吃有利眼睛的食品也会无作用。参见上图,LED 白光形成主要是靠蓝光的 450-455nm 波长击发荧光粉,其中波长越低击发能力越强,通常 LED 的波长出厂控制在 5nm 之内。LED 中蓝光产生的机制主要是蓝光芯片发出蓝光主要集中在 450-455nm,而荧光灯的蓝光波长是很广的,从 435-500nm;LED 中采用黄色荧光粉(或红色、绿色荧光粉),在制造中可能出现因荧光粉衰减(或荧光粉量少,反射不够)而蓝光与初始态不一样而大量涌出,对人眼伤害大大增加;LED 的蓝光部分是靠芯片保证的,而其它光色是靠荧光粉保证的,其中芯片的保证能力强,而荧光粉的保证能力弱,形成白光 LED 点灯越久蓝光的比例越来越高。所以,刚开始使用 LED 背光的笔记本电脑、手机、电视比较刺眼,用久了头晕眼花、不舒服,长期使用变成眼晴伤害。如果接触 LED 蓝光的时间越长,患眼病的机率也越高。

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