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白光LED灯珠的几种光的损失

作者:admin发布时间:2019-07-09 14:04

  白光LED灯珠在生活中应用广泛,但白光LED灯珠具有最严重的光衰减之一。下面亚熙科技介绍几个白色LED灯珠的光损耗。
原因一、白光产生及显色指数的改进
  蓝光芯片和荧光粉是生产商用白光LED的主要途径。由蓝光芯片及YAG:Ce3+荧光粉制成之白色LED的光谱。从白光光谱可以看出,荧光粉光致发光的发射光谱分布在整个可见光波段,峰值位于人的视觉曲线的峰值。因此该方法生产的白光LED具有很高的发光效率(流明效率),显色指数可达70以上,接近传统荧光灯,可以满足一般的照明要求。
为了提高蓝光+YAG荧光粉法制备的白光LED的显色指数,可以对490nm发光峰的蓝色LED荧光粉、490nm发光峰的蓝色LED荧光粉、490nm发光峰的紫外LED荧光粉和490nm发光峰的红色LED荧光粉进行补偿。通过引入630纳米来满足。
在一般情况下,适当添加红色荧光粉可以使显色指数提高到80以上,然后引入蓝色荧光粉可以得到90以上的显色指数。在此基础上添加紫光芯片可以得到全光谱的白光LED,颜色和显色指数可以接近100倍的日光。
 
原因二、光致发光能量损失
  从蓝光LED芯片和荧光粉中产生白光的一个关键物理过程是光致发光,其中荧光粉以蓝光的其他波长发光。在这个过程中能量的损失是不可避免的。损失包括三部分:
首先,荧光粉在激发过程中从低能级到高能级失去了量子效率,转化为高能级的粒子数小于吸收的蓝光光子数。其次当荧光粉从高能量级跃迁到低能量级时,存在非辐射跃迁,导致辐射发射的量子效率损失,并且发射的可见光子数小于光子跃迁到低能量级的次数。最后是单个蓝光的光子能量高于被转换荧光粉发射的长波光子的光子能量,当光子数相同时,相应的辐射通量较小。
 
  第一和第二能量损失是光子数。通过改进荧光粉的配方和制备工艺,提高了荧光粉激发和发射的量子效率,降低了这两部分的能量损失。第三类能量损失不同于不同波长光子的能量,这是由光子的物理性质决定的。改变过程并不能减少这部分的能量损失。在现在的白光LED中,这三个问题占蓝光损失能量的20-30%。
 
原因三、提高显指发光效率的损失
  由蓝光LED芯片和YAG荧光粉制成的白色LED具有更高的发光效率。一方面由于YAG荧光粉的早期工艺和该技术的高度成熟,荧光粉激发和发射的量子效率相对较高。另一方面YAG荧光粉的峰值发光波长位于人体视觉功能的峰值。接近这个值时流明效率很高。蓝光和红光的发射峰值与视觉函数峰值相差甚远,流明效率较低。在掺杂蓝光和红光后,必须接受发光效率的下降提高显色指数。
一般情况下,当显色指数从70增加到80时,发光效率降低10-15%,显色指数从80增加到90,发光效率降低10%左右。
 
接合处的菲涅耳损耗
  由于界面两侧材料的折射率不同,从LED芯片的有源层(PN结)发射到空气中的光子需要通过芯片和包装胶、包装胶和空气的两个界面。当光通过界面时,其中的一部分被反射回来,大部分被吸收并耗尽。在这个界面上反射光引起的损失称为菲涅耳损失。菲涅耳损耗与界面两侧光学介质的发射率和折射率的差异有关。定量分析非常复杂。一般来说,折射率差越大,菲涅耳反射越严重。
 
原因五、全反射损失
  当光从光密介质投射到稀疏介质时,当光的入射角大于临界值qc时,界面会发生全反射,称为全反射角。LED芯片由折射率高的半导体材料制成。折射率高于包装胶和空气的折射率。因此只有LED芯片和包装胶,在包装胶与空气之间的界面上的光才能以小于一定的入射角通过界面。光束形成一个全反射角的半角宽度。蓝光芯片的主要材料是GaN和蓝宝石,其典型折射率分别为2.45和1.78。包装粘合剂主要是环氧树脂和硅胶,其典型折射率分别为1.42和1.51,空气折射率约为1。
  当GaN入射到硅胶时,全反射的临界角为38.050。当入射到空气中时,总反射的临界角为24.090。当蓝宝石入射到硅胶(对应于倒装包装),全反射的临界角为58.030;当GaN入射到空气中时,全反射的临界角为34.180°。从增加全反射临界角的角度来看,倒装技术还可以提高芯片光提取效率。
                                                                                          亚熙科技深圳有限公司

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