白光LED与荧光粉之特性探讨

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白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退

白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退

白光LED光衰原因之荧光粉性能的衰退,有材料正常的电阻在通电时产生的焦耳热,PN 结产生的热,还有工艺中带来的寄生电阻产生的焦耳热,还有光被吸收后产生的热。

热量的积累使得温度升高,温度升高使得芯片的性能衰退、材料老化、变性。

现在小编就带大家分析一下白光LED 光衰原因之荧光粉性能的衰退。

一、白光LED 光衰原因之荧光粉性能的衰退LED 用的荧光粉受光激发效率随温度的变化关系,似乎还没有相关资料。

已有充分的事实可以证明,温度升高,确实影响到荧光粉的性能和寿命。

有荧光粉厂家做了测试,在温度为80 度时,荧光粉的激发效率降低了2%。

冷却后又恢复。

而这仅仅是做很短时间的一个测试而已。

已说明温度升高,荧光粉的性能下降。

至于不可恢复的性能衰退,则是一个累计的过程,需要一定的时间。

我们也时常会遇到这样的事情,对白光LED 使用或老化一段时间,发现LED 更亮了,见图1。

目前,这种状况对于小功率LED,一般在1000 小时之内发生[注1](这里是指1000 小时的光通量可能还大于初始值,2008 年中期后的产品及贴片产品可接近或达到1000 小时)。

对于大功率封装的LED,这种状况可能维持到2000 小时。

这种状况可能由下列情况产生:图 2 小功率蓝光LED 寿命图若采用较高的电流工作,可以看到,上述的光通量提升期会提前,期间会缩短,寿命大大降低。

小功率封装的LED 这种现象实在太明显了。

大家可以对插件的白光LED 做个20mA 和30mA 的实验对比就很清楚了。

由于插件LED 的支架材料是铁质,导热性能不能满足蓝光芯片的散热要求,。

白光LED用红色荧光粉的探讨

白光LED用红色荧光粉的探讨

白光LED用红色荧光粉的探讨LED光源是一种高效节能的照明技术,而白光LED的出现更是让LED 照明迈向了一个新的时代。

然而,要实现白光LED的发光,需要使用特殊的荧光粉来实现颜色转换。

目前,大部分白光LED使用的是蓝光LED和黄色荧光粉的组合。

然而,使用红色荧光粉的白光LED在应用中也具有一定的优势,这一技术正在被越来越多的研究者所关注。

首先,使用红色荧光粉的白光LED可以提供更好的颜色还原性。

传统的蓝光LED和黄色荧光粉组合的白光LED,在颜色还原性上存在一定的缺陷。

尤其是在高色温的白光LED上,黄色荧光粉会引发颜色偏黄或绿的问题,导致白光LED的色彩不够纯净。

而使用红色荧光粉的白光LED可以在一定程度上解决这个问题,提供更纯净的白光。

其次,使用红色荧光粉的白光LED能够提高光谱的连续性。

蓝光LED 和黄色荧光粉组合的白光LED在光谱分布上存在一定的不平衡,光谱中存在一些波段的间隙,造成光谱不够连续。

而红色荧光粉的加入可以填充这些间隙,使得白光LED的光谱更加均匀和连续,提供更高的光质量。

此外,使用红色荧光粉的白光LED还可以改善人眼对光线的适应性。

人眼在不同光照条件下的适应性是有差异的,特别是在夜间或光线较暗的环境中,人眼更容易适应于红色光。

因此,在这些特殊的场景下,使用红色荧光粉的白光LED能够提供更好的视觉效果,减轻人眼的疲劳感。

然而,使用红色荧光粉的白光LED也存在一些挑战。

首先,红色荧光粉的反射率较低。

红色荧光粉吸收蓝光发出红光的过程中会有一定的能量损失,导致反射率降低。

因此,红色荧光粉的使用可能会导致白光LED的光效下降。

其次,红色荧光粉的稳定性也是一个问题。

红色荧光粉受热或长时间照射后容易衰减,影响其使用寿命。

综上所述,使用红色荧光粉的白光LED在颜色还原性、光谱连续性和人眼适应性方面具有一定的优势。

然而,目前对于使用红色荧光粉的白光LED的研究还处于初级阶段,存在一些挑战需要克服。

《2024年白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究》范文

《2024年白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究》范文

《白光LED用红色荧光粉的制备及发光性能研究》篇一一、引言随着LED技术的不断发展和普及,白光LED已成为照明领域的重要应用之一。

在白光LED中,红色荧光粉扮演着重要的角色,对LED的发光颜色、亮度和显色性能有着重要的影响。

因此,研究制备高质量的红色荧光粉,对于提高白光LED的性能具有重要意义。

本文旨在研究白光LED用红色荧光粉的制备方法及其发光性能,为相关研究和应用提供参考。

二、红色荧光粉的制备1. 材料准备制备红色荧光粉所需的主要材料包括稀土氧化物、硅酸盐等。

其中,稀土氧化物提供了红色荧光粉的发光元素,而硅酸盐则作为基质材料,起到稳定荧光粉结构的作用。

2. 制备方法本研究采用高温固相法制备红色荧光粉。

具体步骤如下:首先,将稀土氧化物与硅酸盐按照一定比例混合均匀;然后,将混合物在高温下进行煅烧,使原料充分反应并形成稳定的晶体结构;最后,经过粉碎、筛选等工艺,得到红色荧光粉。

三、发光性能研究1. 发光性能指标本研究主要关注红色荧光粉的发光性能指标,包括发光亮度、色坐标、色纯度等。

这些指标反映了荧光粉的发光效果和显色性能,对于评价红色荧光粉的质量具有重要意义。

2. 实验方法为了研究红色荧光粉的发光性能,我们采用光谱分析仪、色度计等实验设备进行测试和分析。

具体步骤如下:首先,将制备好的红色荧光粉与LED芯片进行封装,形成白光LED器件;然后,通过光谱分析仪测试LED器件的发光光谱,得到荧光粉的发光性能参数;最后,利用色度计测试LED器件的色坐标和色纯度等指标。

四、结果与讨论1. 制备结果通过高温固相法制备得到的红色荧光粉具有较好的结晶度和稳定性。

通过SEM和TEM等手段观察,发现荧光粉颗粒均匀、致密,具有良好的分散性和稳定性。

2. 发光性能分析实验结果表明,制备得到的红色荧光粉具有较高的发光亮度和良好的显色性能。

在白光LED中应用时,能够有效地提高LED的亮度和显色性能。

此外,我们还发现,通过调整稀土氧化物的种类和含量,可以进一步优化红色荧光粉的发光性能。

白光LED用新型荧光粉的探索

白光LED用新型荧光粉的探索

第9期发光二极管(Light-emitting diode )简称LED 。

自1998年发白光的LED 开发成功以来,白光LED 的发光效率正在逐步提高,商品化的器件已达到白炽灯的水平,实验室的白光LED 发光效率接近荧光灯的水平,并在稳步增长之中。

由于它具有效率高、寿命长、响应快、安全、环保等优点,故白光LED 是LED 产业中最为看好的新兴产品,在全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下,白光LED 在照明市场的前景备受全球瞩目,欧、美及日本等先进国家也投入许多人力,并成立专门的机构推动白光LED 研发工作。

它将成为21世纪的新一代光源———第四代照明光源,以替代白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯等传统光源,白光LED 孕育着巨大的商机。

目前,获得白光LED 最普遍的方法还是蓝光芯片加黄色荧光粉法[1]。

这种方法采用蓝色LED 芯片激发黄色发射的YAG :Ce 3+荧光粉而得到白光,由于缺少红色光谱成分,光源的色彩还原性差,显色指数低,发光效率低。

为解决以上问题,有两种方法被提了出来:(1)研制能够被蓝光和近紫外光芯片有效激发的红色荧光粉。

因为红色荧光粉在调制白光LED 和改善其显色效果方面起着至关重要的作用。

当在其中加入红色成分以后,可明显提高白光LED 的发光效率及显色指数。

(2)研制能够被紫光或近紫外光InGaN 管芯片有效激发的单一组分白色荧光材料。

单一组分白色荧光材料在近紫外光管芯激发下可直接发射白光。

它与混合红、绿、蓝三基色荧光粉而得到白光的方法相比,有效避免了多组分荧光粉之间的颜色再吸收、能量损耗、配比调控及老化速率不同的问题,从而提高了白光LED 的流明效率和色彩还原性能。

因此,本文主要从蓝光芯片激发和近紫外光芯片激发的角度出发,对白光LED 用新型钼酸盐红色荧光粉和单一基质白光荧光粉的研究状况进行探讨。

1钼酸盐红色荧光粉钼酸盐作为一种重要的光学材料,在许多领域有着重要的应用价值,钼酸盐的合成温度低并且化学性质稳定。

白光LED荧光粉的特性

白光LED荧光粉的特性

白光LED荧光粉的特性、发展和应用近年来能源紧缺,地球暖化,威胁人类安全,哥本哈根会议未能达成实质协议。

低碳经济成为时尚的号角,具有节能环保特点的LED成为低碳经济产业的新宠。

提高白光LED的发光效率,成为LED产业中芯片制造者和荧光粉工程师最为紧迫的任务。

本文从荧光粉的性质、白光LED荧光粉的发展到LED荧光粉的应用阐述自己的认识,与广大读者交流。

一、荧光粉的特性1. 定义荧光粉是在一定激发条件下能发光的无机粉末材料,这些材料应是粉末晶体。

在人类文明史中荧光粉起着至关重要的作用,特别是在信息时代的今天,荧光粉已成为人们日常生活中不可或缺的材料,它广泛应用于货币的防伪标识,手机、电脑显示器,彩色电视荧光屏,医院胸透设备、机场安检、消防指示牌,车灯,道路照明、室内照明,在工业、农业、医疗、国防、建筑、通讯、航天、高能物理等诸多领域有着广泛的用途。

2. 荧光粉的分类有多种方法(1)按照激发的方式可分为:(2)按激发光的波长的分类如表1所示。

表1 光波长的划分(3)按照基质材料分类情况及代表性材料如下:硫化物:CaS∶Eu2+,SrS∶Eu2+,CaSrS∶Eu2+,Dy2+,Er3+红色荧光粉;氧化物:Y2O3∶Eu2+,Lu2O3:Eu3+(Lu=Y,Gd,La);硫氧化物:Y2O2S∶Eu3+;氮化物:BaSi7N10;氮氧化物:SrSi2O2N2∶Yb2+;CaSi9Al3ON15∶Yb硅酸盐:CaAlSiN3∶Eu2+;BaSrSiO4∶Eu2+;磷酸盐:Sr2P2O7∶Eu2+,Mn2+;铝酸盐:Y3Al5O12∶Ce3+;Tb3Al5O12∶Ce3+;还有钼酸盐等。

(4)按制备方法可分为:高温固相反应法,溶胶-凝胶法,固液相结合法,燃烧法,微波法,喷雾合成法,电弧法,水热合成法等。

3、荧光粉的性质荧光粉的性质,也叫一次特性,主要包括以下几种:相对亮度在规定的激发条件下,荧光粉试样与参比荧光粉的亮度之比。

《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》范文

《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》范文

《白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究》篇一一、引言随着LED照明技术的不断发展,白光LED以其高效、节能、环保等优势成为现代照明领域的热点研究内容。

其中,稀土高分子荧光粉作为LED的关键材料之一,对LED的发光性能具有重要影响。

本文旨在探讨白光LED用稀土高分子荧光粉的设计、合成及发光性能研究,为提高LED的光效及稳定性提供理论支持。

二、稀土高分子荧光粉的设计1. 目标性能确定根据白光LED的应用需求,设计出具有高量子效率、高稳定性及优异色彩还原性的稀土高分子荧光粉。

2. 材料选择选用适当的稀土元素(如Eu、Tb等)及高分子基质材料(如聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯等),通过合理配比,实现荧光粉的优化设计。

3. 结构设计设计具有高效能量传递路径的荧光粉结构,以提高荧光粉的光吸收及发光效率。

三、稀土高分子荧光粉的合成1. 合成方法采用共沉淀法、溶胶-凝胶法等化学合成方法,将稀土元素与高分子基质材料相结合,形成具有优异发光性能的荧光粉。

2. 合成过程严格控制反应温度、浓度及时间等参数,确保合成出的荧光粉具有优良的均一性及纯度。

3. 合成优化针对合成过程中可能出现的问题,如杂质污染、粒度分布不均等,采取相应的措施进行优化处理。

四、发光性能研究1. 光学性能测试利用光谱仪、发光测试仪等设备,对合成的稀土高分子荧光粉进行光谱分析、量子效率测试及色彩还原性测试等。

2. 发光机理分析结合理论计算与实验数据,分析荧光粉的发光机理,包括能量传递路径、能级分布等。

3. 稳定性测试对荧光粉进行长期稳定性测试,考察其在高温、高湿等条件下的性能变化情况。

五、结果与讨论1. 发光性能结果经过测试与分析,发现合成的稀土高分子荧光粉具有高量子效率、优异色彩还原性及良好的稳定性。

其发光性能与国内外同类产品相比具有明显优势。

2. 发光机理探讨通过对发光机理的分析,发现该荧光粉具有高效能量传递路径,能够实现从基质到稀土离子的有效能量传递,从而提高发光效率。

浅谈白光LED发光颜色与萤光粉的关系

浅谈白光LED发光颜色与萤光粉的关系

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晶片上涂敷能被蓝光激发的黄色萤光粉,原理是通过晶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晶片上涂覆绿色和红色萤光粉,其原理是通过晶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晶片上涂敷三基色或多种顏色的萤光粉,其原理是利用该晶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,但是採用萤光粉来製作彩色LED却有不少优点,原因如下:一、虽然不使用萤光粉,也能研製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。

而採用萤光粉就可以利用某些波段LED发光效率高的优点来製备其他波段的LED,以提高该波段的发光效率。

目前,已经有厂商研製出高效萤光粉,改进了有些绿光LED广泛应用於手机背光源,取得了十分不错的效果和经济效益。

二、由於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,而採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、採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。

RGB Led灯是什么RGB LED白光与荧光粉式白光LED浅谈

RGB Led灯是什么RGB LED白光与荧光粉式白光LED浅谈

RGB LED与白光LED两者其实都是希望达到白光的效果,只不过一个是直接以白光(荧光粉)呈现,另一个则是以红绿蓝三色混光而成。

LED白光的几种成形原理RGB灯的成像原理:RGB灯是以三原色共同交集成像,此外,也有蓝光LED配合黄色荧光粉,以及紫外LED配合RGB荧光粉,整体来说,这两种都有其成像原理,但是衰减问题与紫外线对人体影响,都是短期内比较难解决的问题,因此虽然都可以达到白光的需求,却有不同的结果。

RGB在应用上,明显比白光LED来得多元,他举例,如车灯、交通号志、橱窗等,需要用到某一波段的灯光时,RGB的混色可以随心所欲,相较之下,白光LED就比较吃亏,因此当然在效果上比较强。

从另一方面上来说,如果用在照明方面RGB LED灯又会比较吃亏,因为用在照明方面主要还得看白光的光通量,寿命及纯色方面,目前来讲RGB LED灯主要还是用在装饰灯方面。

从看到使用荧光粉的白光LED前途无亮,就已经宣布放弃这条产线的美光源总经理林竹轩,特别表示,不只是光衰减的问题,其它问题也是一大主因。

他清楚的表示,白光LED 在清晰度与色纯度都明显逊于RGB之下,他并表示,RGB在重迭恰当的状态下,整体呈现的亮度与清晰度是荧光粉白光LED的五倍,此外,光衰减的问题,晶圆造价贵,也都是他看好RGB灯的一大主因。

喜欢高画质的人,应该不难发现,某些LED背光板出现的颜色特别清楚而鲜艳,甚至有高画质电视的程度,这种情形,正是RGB的特色,标榜红就是红、绿就是绿、蓝就是蓝的特性,在光的混色上,具备更多元的特性,就像画家的调色盘一样随心所欲,将最真实的彩色世界完美呈现,妆点美丽人生。

在RGB分开时单独控制,虽然可以直接控制,混色也不错,但是要达到混的白光相当纯正是一大问题,虽然造价贵,但相对来说质量也比较好,至于白光LED灯来说,虽然造价便宜,可以直接取代CCFL,成为LED的主要技术,但是相对来说,因为波长频率的问题而封装在一起,这样散射出来的情况也会不稳定。

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白光LED与荧光粉之特性探讨照明(Lighting)与显示(Display)是现今光电产业中两项极为重要的发展领域,而全球的化石能源日益枯竭,环境污染也日趋严重,能同时符合“节能”与“环保”双重特性的白光LED(Light emittingdiode),其在照明与显示装置的应用潜力,近年来的确受到高度的瞩目及重视。

白光LED因具有节能与环保的双重特性,一般认为会是取代热炽灯与荧光灯的革命性光源;而荧光材料则是照明与显示装置的关键材料,尤其是自从高亮度LED蓬勃发展以来,再度又受到高度的重视。

白光LED具有数种可行的制作方式,其中利用荧光粉所制作的白光LED,因具有制作简单、驱动容易、成本低廉等多项优点,未来于照明与显示等各项应用中,势必将会扮演相当重要的角色。

目前有三种较普遍的方法去制作白光LED,第一种是将红光、绿光、蓝光,三色做混光;第二种是利用紫外光 LED发光然后通过红色、绿色、蓝色的荧光粉,而混合出白光;第三种则是利用蓝光打在黄色荧光粉上,混合出白光。

现今之高亮度LED多数系利用多元磷化物(如InGaAlP等)或氮化物(如InGaN等)等半导体材料制作而成,其发光颜色因受发光机制与材料能隙的限制,故皆属于窄波宽的单色光。

然就照明与显示之应用而言,则多数需要使用白色光源,倘若利用LED来制作白色光源,必需应用光色组合的技术,始能达成获得白光的目的。

目前在白光LED之光色组合的各种可行技术当中,利用单芯片LED(Single-chip LED)结合各类型荧光材料来进行光色转变及混光作用,可谓是一种最便捷、最节省成本的方法,而其中应用无机物荧光粉(Phosphor)所制作的白光LED,一般又称为PC-White-LED (Phosphor- converted white-LED)。

LED(Blue-LED+Yellow phosphor)而言,有文献资料指出,目前此类白光LED之放射光谱中,蓝光波段部份约占白光总光能的31%,而经由荧光粉转换的黄光则占有白光总光能的69%的比例。

另一方面,若以UV-LED结合荧光粉所制作的白光LED(UV-LED +R/G/B phosphors等)而言,来自UV-LED的紫外线乃全部经由荧光粉的转换而形成可见光,故经由荧光粉转换的光能,几乎接近白光总光能的100%。

根据上述分析,可以清楚地了解荧光粉在单芯片白光LED所占有的重要性及地位。

白光LED白光LED最早乃是以蓝光LED搭配“钇铝石榴石”(YAG:Ce3+;Yttrium Aluminum Garnet dopedwith Ce3+ activator)之黄光荧光粉所制成,此类白光LED的推出引起全球的瞩目,也肇始了LED应用的新纪元。

事实上,白光LED除了前述之蓝光LED加上黄光荧光粉的制作方式之外,尚可以蓝光LED加上绿/红光或其它组合之荧光粉,抑或是以UV-LED加上蓝/绿/红光或其它组合之荧光粉而制成。

另外也可以直接应用数个不同光色的LED芯片制作成单体(Single-chip)白光LED,或是直接应用数个不同光色的LED组合而成白光LED模块/数组(LED module or array),虽然其驱动回路较为复杂,相对成本也较高,然在显示背光等方面的表现上,所能获致的色彩饱和度或色域特性颇佳[7],其与结合荧光粉所制作的白光LED,在应用上具有不同的考虑因素。

荧光粉在LED的应用,除了前述的白光LED之外,对于单一LED 芯片所不能获得的光色如紫红光及“不饱和光”等色域范围内的光色,抑或单一LED芯片之发光效率较差的光色如绿、黄光部份(约520~590 nm波段之部份光色),皆具有应用价值。

至于结合荧光粉所制作的发光二极管,可能的应用包括照明、背光源与指示/装饰等各项特殊用途之上。

至于白光LED在照明与显示背光应用所须考虑的重要特性,包括:发光效能、使用寿命、色温、演色系数与色域/色彩饱和度等,国际上针对上述之重要特性,目前亦正积极地草拟或制定相关的规范与测试标准。

至于白光LED之各项重要的特性及需求条件,分别说明如下。

1、发光效率发光效率乃是光源产品的最重要特性之一。

白光LED或其灯具设备系统的效率,通常以发光效率(Luminous efficacy;Lumens per watt;LPW;lm/W)来说明。

根据美国于2007年9月所公布有关固态光源灯具设备的“能源之星(ENERGY STAR?)”规范,其中A类要求(Near-term applications)系根据不同的灯具设备及应用(如室内或户外)所订定,其发光效能介于20~35 lm∕W之间;而B类要求(Future performance targets)所订定的发光效能则为≧70 lm/W。

2、使用寿命目前LED多数以流明数衰减(Lumen depreciation)的程度来定义使用寿命,通常选择流明数衰减至原来的50%或是70%的时间(分别以L50或L70代表之),来作为LED光源的寿命指标。

针对LED的模块/数组(Module / Array)而言,目前美国能源之星规范订定住家室内应用者之L70为25,000小时、住家户外应用者之L70为≧25,000小时,而所有商用应用者之L70则为≧35,000小时。

另外一项与寿命有关的特性为白光LED的颜色维持率(Color maintenance),美国能源之星目前规定在前述的使用寿命期间内,所有固态光源灯具设备的CIE 1976色度坐标值的变化必需小于0.007。

3、色温色温之定义乃是依据黑体加热,当温度升高至某一程度以上时,其发光颜色会开始逐渐改变,其中各种光色所对应的温度以绝对温度K(Kelvin)来表示即为色温,而此色温曲线一般称为蒲朗克曲线(Plankian locus)。

至于不在蒲朗克曲线上之色度坐标者,通常选择曲线上之最接近的色温来代表,此称为关联色温(Correlated color temperature;CCT),一般可以相关的iso-CCT lines(与蒲朗克曲线相交之各线段)来辅助判定,目前美国能源之星的规范针对所有固态光源之灯具设备(All luminaries),是将2,500K之7,000K的色温范围,在色度坐标系统(如CIE 1931)内沿着蒲朗克曲线,而区分成2,700K、3,000K、3,500K、4,000K、4,500K、5,000K、5,700K与6,500K等八项标准色温(Nominal CCT)之八个四边形区块(Quadrangles)如图4-3-4所示,对于每一个区块顶点的坐标亦有明确的定义,亦即如白光LED等固态光源之色度坐标,皆需落在这八个四边形区块内。

另外一项与色温有关的特性为颜色均允度(Color SpatialUniformity),其中不同视角所呈现的CIE 1976色度坐标值的变化必需小于0.004。

4、演色系数演色性(Color rendition)是照明光源能展现物体颜色之忠实程度的一种能力特性,通常以演色系数(Color rendering index;CRI)作为指标,其测量标准是将标准光源(热炽灯或D65标准光源)照射物体所呈现之颜色定义为100(即100%真实色彩),另外则以测试光源照射物体所呈现之颜色的真实程度的百分比数值(如75;即75%真实色彩),作为此测试光源的演色系数。

演色系数的测量及计算[13],乃是利用十四种标准颜色之样品(14 selected Munsell samples;)求出每一种标准颜色之演色系数值。

美国能源之星目前有关演色性的规定为对室内使用的所有固态光源灯具设备之演色系数不得小于75(注:原文为CRI,判断应是指Ra值)。

5、色域/色彩饱和度色域系指彩色显示器等所能显示颜色多寡(即如显示器在CIE色度坐标系统上所能显示的颜色范围或领域)的一种特性指标,实用上亦有称为色彩饱和度。

相对于演色性之于照明光源的重要性,色域特性则是显示器展现其色彩能力的重要指标。

实质上,单一白光LED是无法讨论其色域性质,因其单独本身并不具有色域之这项特性指标。

然而,当白光LED应用作为如TFT-LCD等显示器之背光源时,经由彩色滤光膜后会分解成红/绿/蓝(R/G/B)等三原色,各画素再透过这三原色的光量控制而可以展现各项色彩,而其所应用之白光LED 背光源的特性,则会影响此显示器之色彩展现能力。

目前显示器的色域特性,常以NTSC(National Television System Committee)所制定的色域范围作为比较标准,其所制定之三原色的CIE 1931色度坐标(x,y)值分别为:R(0.674,0.326)、G(0.218,0.712)、B(0.140,0.080)。

以目前液晶显示器之最常用的冷阴极管背光源而言,其所能展现色彩的能力仅为NTSC之72%左右,至于应用白光LED作为背光源的液晶显示器,许多厂家号称其显色能力皆已超过100%的NTSC范围。

荧光粉各类型荧光材料之中,目前以“光致发光(Photoluminescence)”荧光材料的应用最为广泛,应用于LED也是此类的材料,即所谓的光转换材料。

通常,无机荧光材料乃是由“主体材料(Host materials)”、“活化剂/发光中心(Activators/Luminescent centers)”及其它“掺杂物”(Dopants)等所组成,其中主体材料多数由硫化物、氧化物、硫氧化物、氮化物与氮氧化物等所构成,而活化剂/发光中心则主要为过渡元素或稀土族元素的离子为主,至于目前常见可应用于LED的荧光材料,如前所述,单芯片型白光LED必需应用荧光材料,始能获得照明所需的白光,而荧光材料攸关单芯片白光LED的发光效率、安定性、演色性、色温、使用寿命等项特性,可谓是单芯片白光LED系统中相当重要的关键材料。

至于LED用荧光粉的重要特性需求包含:(1)适当的激发光谱(2)适当的放射光谱(3)高能量转换效率(4)高安定性等重要项目,而各项特性分别说明如下。

1、激发(Excitation)特性荧光材料在白光LED的应用当中,激发波段与发光颜色的匹配,是最重要的先决条件,目前应用荧光材料所制作的白光LED,其LED 之放射波长多属于近紫外线或紫、蓝光范围,是故荧光材料之适用激发特性为在350~470 nm之波段范围内,可以被UV-LED or Blue-LED 所激发者。

荧光材料之激发特性常以激发光谱(Photoluminescence-excitation spectrum;PLE)来判断,通常也可以用荧光光谱仪(Photoluminescence analyzer)进行量测。

由于目前LED之发光光谱之波形半高宽多介于10~30 nm之间,且其发光波峰有可能会受操作因素(如温度、功率之影响)而有所迁移,故荧光材料所具有之激发波段通常越宽广越佳。

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