芯片与荧光粉波长匹配的控制对LED亮度的影响-(赵强)
LED 芯片精抛时间长短与亮度的关系
科技与创新┃Science and Technology & Innovation ·104·文章编号：2095－6835（2016）05－0104－02LED芯片精抛时间长短与亮度的关系邹贤军（湘能华磊光电股份有限公司，湖南郴州 423000）摘 要：LED是一种新型绿色节能光源，具有广阔的市场和潜在的照明应用前景。
随着LED各类产品的普及和应用，市场对LED产品的各项技术指标都提出了更高的要求，特别是对LED产品亮度的要求。
从LED精抛时间长短与亮度的关系入手，阐述如何提高LED芯片的亮度。
关键词：LED芯片；抛光时间；半导体晶片；P-N结中图分类号：TM312+.8 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.05.104在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，以低能耗、低污染和低排放为基础的“低碳经济”成为全球热点。
低碳经济的实质之一是通过发展新技术提高能源利用效率。
欧美发达国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”，着力发展“低碳技术”，并对产业、能源、技术、贸易等政策进行重大调整。
LED是一种新型固态照明光源，与传统光源相比，具有低电压、低能耗、长寿命、高可靠性以及耐震动和抗冲击等特点。
这使得LED在照明市场的前景备受瞩目。
目前，LED已经被应用于台灯、手电筒、广告屏幕、电视屏、指示灯和汽车车灯等局部照明领域。
一些城市的光伏照明样板工程也已采用LED灯，但实际照明效果并不太理想，主要原因在于LED灯的亮度不够、发光效率不高。
为继续提升LED 产品的普及度，则必须在“如何提高LED芯片亮度”上下功夫。
1 LED技术概述1.1 LED概念LED，即发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接将电转化为光。
LED的“心脏”是一个半导体晶片，附着在LED灯株支架上，它的一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
高效荧光粉的晶粒状态与LED匹配性六
高效荧光粉的晶粒状态与LED匹配性六实验中根据配胶选用容器的不同，配胶深度也不同，但是一般不超过1cm，假设实验中配胶深度是1cm，根据上述结果，我们可以得到它们从表面沉降到容器底部的沉降时间如表4所列。
表 4 不同粒度的YAG:Ce3+发光粉的沉降时间编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#时间/s 31.6 340.2 66.0 400.5 51.2 308.5 122.6 289.0 435.5 570.8由表4可见，粒度最大的1#发光粉，在31.6s内就从表层完全沉降到容器底部；而粒度最小的10#发光粉则需要570.8s才能完全沉降下来。
由此可见，封装时并非发光粉粒度越大越好，而需要综合考虑封装性能，工艺方便性等因素。
图 2 YAG：Ce3+发光粉粒度与沉降时间的关系图2为采用以上型号硅胶时，发光粉粒度与沉降时间的关系（配胶深度为1cm），图中显示，粒度较小时，发光粉沉降十分缓慢，随着其粒度的逐渐增大，沉降越来越快，D50为25时，只需要30s就完全沉降下来。
4 结论研究了不同粒径的YAG：Ce3+发光粉对封装后LED光效的影响，结果显示粒度越大，LED的亮度就越高；原因主要有两方面：一是发光粉晶格被破坏的程度不同，二是不同粒度对激发光的散射能力不同。
计算了不同粒度在硅胶中的沉降速度，计算结果显示粒度越大的发光粉沉降速度越快，也就越不利于点胶。
由此可见，封装时并非发光粉粒度越大越好，而需要综合考虑封装性能，工艺方便性等因素，综合以上因素我们认为实际应用的YAG：Ce3+发光粉粒度不宜过粗或过细，而且粒度分布应尽可能的窄。
我们经过大量实验综合分析结论是发光粉体粒径在7～10μm是理想范围。
具体根据生产设备及下游客户需求而定。
参考文献：[1] Kong Li,Gan Shucai,Hong Guangyan,et al. Effects of doping lanthanide Ions in YAG:CeSystem on the spectral properties of Ce3+[J]. Chem. J. Chin. University, 2008,29(4):673-676(in Chinese).[2] Yang Heesun, Kim Yong-Seog. Energy transfer-based spectral properties of Tb-,Pr-,orSm-codoped YAG:Ce nanocrystalline phosphors [J]. J. Lumin. ,2008, 128(10):1570-1576. [3] Liu Xingren. Phosphors for white LED solid state lighting [J]. Chin. J. Lumin. (发光学报),2007, 28(3):291-301(in Chinese).[4] Chen Mingxiang, Luo Xiaobing, Ma Zetao. Advanced in packaging design and research onhigh-power white LED [J]. Semiconductor Optoelectronics (半导体光电), 2006, 27(6):984-988 (in Chinese).[5] Cheng Qian. Thermal management of high-powder white LED package [J].Electronics Process Tehnology (电子工艺技术), 2007,028(6):311-315(in Chinese).[6] 胡玥,熊林.白光LED荧光粉层涂敷的研究[J]. 实验科学与技术, 2006,12:54.[7] 刘霁,李万万,孙康.白光LED及其涂敷用荧光粉的研究进展[J].材料导报,2007,21(8):116-119.[8] Gautam Gundiah, Y. Shimomura, N. Kijima, et al. Novel red phosphor based on vanadategarnets for solid state lighting application[J]. Chemical physica Letters, 2008,45(4-6):279-283.[9] 徐修东,许贵真,吴占超,等.白色发光二极管用荧光粉研究进展(Ⅱ)[J]. 中山大学学报(自然科学版),2007,46(6):125-129.[10] Qian Yuanke, Hu fei, Wu Huiying, et al. Packaging technique of high-powder white LED [J].Seminconductor Optolectronics(半导体光电), 2005,26(2) : 118 - 120 (in Chinese).[11] Su Da, Wang Deminao. Technical research on heat-release package of high powder LED [J].China Illminating Engineering Journal (照明工程学报), 2007, 18(2):69-72(in Chinese). [12] Xu Xurong, Su Mianzeng. The Luminescence and the Luminescent Material [M].Beijing:Chemical Indystry Press, 2004,321-330(in Chinese).[13] Huang Xian, Wang Jian, Wu Qing, et al. The luminescent enhancement due to chargecompensate effects in YAG:Ce phosphor used for white-light-emitting-diodes [J]. Chin. J.Limin. (发光学报), 2007, 28 (6): 869 – 874(in Chinese).。
高效荧光粉的晶粒状态与LED匹配性四
高效荧光粉的晶粒状态与LED匹配性四3.2 不同晶粒表面状态的发光粉对LED光效的影响一般认为发光粉的发光强度与其结晶的完整性、表面缺陷多少是紧密联系的，结晶越完整，缺陷越少则亮度越高。
而球磨等粉碎工艺会影响发光粉晶格的完整性，增加表面缺陷，从而影响其发光亮度。
根据上述原理，颗粒较大的发光粉亮度较高时因为其晶格完整性好，表面缺陷少。
图 1 不同粒度YAG：Ce3+发光粉XRD图：（a）完整图；（b）局部图图1是1#和2#YAG:Ce3+发光粉X射线衍射图谱。
从图中可以看出，两种样品衍射峰的数目和位置都是相同的，只是衍射强度有所差别。
影响XRD强度的因素很多，其中很重要的一方面就是晶粒的表面状态：一般颗粒越细，其表面积就越大，表面层结构的缺陷也就比较严重，而结构缺陷讲导致衍射强度降低和衍射峰宽化。
因此，1#样品由于其粒度较大，表面缺陷较少，所以衍射峰几乎无宽化现象；2#样品是通过球磨等工艺手段将粒度变小，所以与1#样品粒度小很多，但其表面缺陷也增加了很多，因此其XRD图谱衍射强度较低而且宽化明显。
另一方面，由散射引起的光的损失对外观亮度也由重要的影响，而影响散射程度的因素主要有两个，分别是分体粒度的大小和照射光的波长。
在LED中，发光粉颗粒越小，则散射能力越强，而自身被激发的效率也就越低，LED的亮度也就越低；激发光的波长越短，也就越容易被散射，发光粉吸收的光也就越少，激发效率同样越低，结果LED的亮度越低。
本封装实验中，在激发波长（465nm）一定的情况下，发光粉颗粒的大小就成了影响散射的唯一因素。
从表1中，我们看到除10#样品D10最小外4#YAG：Ce3+样品的D10最小了，为3.11μm，1#样品D10最大，为9.32μm，约为前者的3倍；1#样品的D50约为4#样品的3倍，同样差别很大，所以激发光对1#样品的激发效率较高，而对4#样品的激发效率较低。
结果，封装时采用粒度大的YAG：Ce3+发光粉，LED的发光效率就高；反之，使用的荧光粉粒度小，LED的发光效率就低。
led的芯片大小和发光强度关系
led的芯片大小和发光强度关系？LED的核心发光部分是由p型和n型半导体构成的pn结管芯，当注入pn结的少数载流子与多数载流子复合时，就会发出可见光，紫外光或近红外光。
但pn结区发出的光子是非定向的，即向各个方向发射有相同的几率，因此，并不是管芯产生的所有光都可以释放出来，这主要取决于半导体材料质量、管芯结构及几何形状、封装内部结构与包封材料，应用要求提高LED的内、外部量子效率。
常规Φ5mm型LED封装是将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上，管芯的正极通过球形接触点与金丝，键合为内引线与一条管脚相连，负极通过反射杯和引线架的另一管脚相连，然后其顶部用环氧树脂包封。
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。
顶部包封的环氧树脂做成一定形状，有这样几种作用：保护管芯等不受外界侵蚀；采用不同的形状和材料性质(掺或不掺散色剂)，起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角；管芯折射率与空气折射率相关太大，致使管芯内部的全反射临界角很小，其有源层产生的光只有小部分被取出，大部分易在管芯内部经多次反射而被吸收，易发生全反射导致过多光损失，选用相应折射率的环氧树脂作过渡，提高管芯的光出射效率。
用作构成管壳的环氧树脂须具有耐湿性，绝缘性，机械强度，对管芯发出光的折射率和透射率高。
选择不同折射率的封装材料，封装几何形状对光子逸出效率的影响是不同的，发光强度的角分布也与管芯结构、光输出方式、封装透镜所用材质和形状有关。
若采用尖形树脂透镜，可使光集中到LED的轴线方向，相应的视角较小；如果顶部的树脂透镜为圆形或平面型，其相应视角将增大。
一般情况下，LED的发光波长随温度变化为0．2-0．3nm／℃，光谱宽度随之增加，影响颜色鲜艳度。
另外，当正向电流流经pn结，发热性损耗使结区产生温升，在室温附近，温度每升高1℃，LED的发光强度会相应地减少1％左右，封装散热；时保持色纯度与发光强度非常重要，以往多采用减少其驱动电流的办法，降低结温，多数LED的驱动电流限制在20mA左右。
五色LED混合光源合成技术
• 156•高显色性、高光谱连续性、低蓝光伤害的高品质光源是下一代LED 健康照明技术发展的核心。
为获得高品质的白光，本文采用LED 芯片+多种颜色荧光粉的合成方法制备具有高品质的混合白光LED 光源；在基于芯片+荧光粉而合成的混合光源中，根据PWM 调光的基本原理，通过改变各单色光源驱动电流的占空比，实现混合光源的色度调节。
LED 具有体积小、发光效率高、省电环保等特点被广泛应用于各个领域。
传统的显色系统一般都是三基色，即熟知的红绿蓝(RGB)。
因为人眼对于这三种颜色最为敏感，而且在色域图上这三种颜色分布的较为分散，均匀的分布在整个可见光谱上。
根据视觉理论学说可知，不同的颜色混合可以得到其他色域的颜色。
然而三基色调光是有极限的，随着人们对于色彩饱和度，颜色的亮度等的要求越来越高，三基色显示系统已无法满足这些要求。
解决的办法主要有两个，其一就是采用更加饱和的三基色。
即在CIE-1931图上更加靠近顶点的颜色作为基色。
但是要获取更加饱和的三基色就要采用带宽更窄的滤光片，这样会造成基色的亮度下降，使光源效率降低。
另一种做法就是增加基色数量，三基色的显示系统在色域图上是一个三角形，多基色则是一个多边形。
采用多基色混合方法可以有效扩充色域，增加颜色的饱和度。
考虑合成光源的实现复杂程度和实际成本，本文在传统三基色混合光源基础上，通过增加青色（C ）和黄色（Y ）光源合成五基色LED 光源。
五基色混合光源与传统三基色光源相比，光的饱和度更高，混合色越均匀，所调制出来的光色域范围更广，可以大大提升人眼的观看舒适度。
1 五基色LED混合光源的合成算法根据格拉斯曼颜色混合定律，在三基色的混光算法基础上，可推导出五基色LED 混合光源的合成算法：五基色混合光源的光通量：（1）五基色混合光源的色坐标：（2）（3）五基色混合光源的色坐标与三刺激值的关系式：上述表达式中：i 代表五基色中的任意一种；X i 、Y i 、Z i 代表该光源的三刺激值；X i +Y i +Z i 为三刺激值之和；C 1、C 2、C 3、C 4、C 5分别代表五种基色三刺激值之和。
平板显示思考题整理(仅供参考)
平板显示技术章节思考题整理一、FED章节思考题1、几种常见的电子发射？（书P407）所谓电子发射是指电子从阴极逸出进入真空或其它气体媒质中的过程。
表面势垒：克服阻碍其逸出物体表面的力。
电子发射按照其获得外加能量的方式，即电子的受激发方式分为以下四种：热电子发射，光电子发射，次级电子发射及场致电子发射。
①热电子发射：增加发射体内部电子的能量使其获得超过表面势垒的能量的电子发射②光电子发射：即外光电效应，电子靠光辐射吸收光量子能量而逸出物体产生的发射；③次级电子发射：界外获得能量的电子穿入物体内部，把能量传递给物体内部的电子，使之逸出的发射方式；④场致电子发射：也称冷发射，在物体表面外加电场降低表面势垒而得到的电子发射。
2、增强场致电子发射的几个方法？（书P412）根据F - N 场发射公式，发射电流与功函数、电场强度密切相关，所以要获得大的场致发射电流，可以：①提高栅极工作电压U，增加表面电场②采用低表面逸出功的发射材料或在阴极表面涂敷低逸出功材料；③改变阴极的几何形状以增大几何因子。
3、二极型和三极型结构(有哪些)的优缺点？（书P430）无栅极的称为二极结构场致发射，有栅极的称为三极结构场致发射。
①二极型结构，阴极接地，阳极加正压。
电子从场发射源发出在阳极电压的加速下直接轰击荧光粉发光。
优点：二级型结构制作简单，并且由于采用大量如丝网印刷技术的厚膜工艺，器件制造成本大大降低，成品率高。
缺点：虽然二级型结构工艺上很易实现，但是阴极和阳极之间距离的减小限制了阳极电压值，需要高压驱动电路：如果提高发射电流密度，然而会造成荧光粉的快速老化，影响到器件的寿命；如不降低驱动电压，则驱动电路的设计难度随之增加，也很难实现多灰度等级快速动态显示。
另外二级型结构只能使用低压荧光粉，将影响荧光粉的发光亮度。
②三极结构中增加了栅极，栅极作为调制极主要调节发射电流密度。
栅极的引入将驱动电压和阳极电压分离可以减小降低驱动电压和实现高亮度之间的矛盾，由于栅极和阳极在阴极的同一侧，并且束散不很严重，有利于电子的发射并轰击荧光粉，实现低电压调制。
高显色指数LED光谱配比与色度参数的关系
高显色指数LED光谱配比与色度参数的关系杨宇铭; 李燕; 周天亮; 郑怀文; 杨华; 伊晓燕; 王军喜; 李晋闽【期刊名称】《《照明工程学报》》【年(卷),期】2019(030)005【总页数】7页(P82-87,98)【关键词】显色指数; 荧光粉; 光谱; LED【作者】杨宇铭; 李燕; 周天亮; 郑怀文; 杨华; 伊晓燕; 王军喜; 李晋闽【作者单位】中国科学院半导体研究所中国科学院半导体照明研发中心中国科学院大学北京第三代半导体材料与应用工程技术研发中心半导体照明联合创新国家重点实验室北京100083; 厦门大学材料学院福建厦门361005【正文语种】中文【中图分类】TM923引言随着半导体照明技术在照明市场的渗透率逐步提高，在技术上对照明光源的控制能力不断提升，这也使得人们对照明的的健康属性愈加关注[1-4]，其中高显色指数的LED照明光源在教室照明，桌面照明，电视转播照明等领域有着广泛的应用，高显指白光LED的常见技术方案为蓝光激发绿光段和红光段荧光粉，多家制造商也提出了不同的技术方案[5-8]，这也是未来照明光源品质提升的重要方向。
一般来说，为了提高LED光源的显色性一般需要在传统蓝光加黄绿荧光粉的基础上增加一些不同发射光谱的荧光材料[9,10]，在理论上利用配比不同峰值发射光谱的荧光粉可以实现类似的色温和显色指数，这一方面为我们设计和使用更多的约束条件带来的便利，同时也由于其多样性为我们开展光生物效应相关的实验增加了难度。
因此，确认当前技术条件下的高显色指数LED的主要光谱配比对于健康照明研究具有重要的参考价值。
为了简要地分析上述问题，本文选取了5种典型的蓝光二极管和红/绿/黄绿色荧光粉进行不同配比的白光LED光谱光色特性仿真研究，结合不同的基本光谱比例优化相关色温和显色性等指标，对获得相近色温和显色性的比例关系进行研究并考察其光谱形态。
1 仿真设置研究中使用的蓝光LED的发射光谱，峰值波长为455 nm，半高宽为25 nm。
影响光效的主要因素
影响光效的主要因素影响光效的主要因素有以下几方面：1、LED元件及应用结构的散热效果，若散热不理想则：● 发光亮度将不再随电流的增大而增大，或增大得很微弱。
● PN结温度升高，对于用蓝光芯片加上黄色荧光粉的白光LED来说，其蓝光芯片的波长会有所偏移，从而影响黄色荧光粉的激发效率，降低其出光效率。
-------由于LED SMD在结构上比LED LAMP的散热面积相对较小，且在应用上（表面贴装）亦不如插件元件的散热效果。
所以LED SMD在受热程度上会大于LED LAMP2、反射效率的影响● 芯片并非向同一方向发光，更多是经由灯杯的反射出光。
这时就要求灯杯的反射率要很高。
● 灯杯表面粗糙，暗淡或呈深色都会影响光的反射（会吸光）-------LED SMD其灯杯为PPA（高温尼龙）而LED LAMP的灯杯为镀银的反射面其反射率自然较高。
3、封装结构的影响● 根据折射定律，光线从光密介质入射到光疏介质时，当入射角达到一定值，即大于等于临界角时，会发生全发射封装的外形最好是拱形或半球形，这样，光线从封装材料射向空气时，几乎是垂直射到界面，因而不再产生全反射，以提高出射光的比例。
-------LED LAMP封装结构为拱形或半球形，不易产生全反射相对LED S MD来说，其出射光的比例较高。
● LED LAMP有调荧光粉的白光胶和封装胶，其白光胶可以采用折射率较高的原胶制作，这样可有效提高出射光比例。
LED SMD调荧光粉的白光胶同时还要兼頋到封装、保护的作用，而往往折射率高的胶体对于PPA的粘接性以及其硬度不能满足外部封装保护的条件。
--------相对LED LAMP来说，LED SMD的白光胶折射率较低，其出光比例亦相对较低。
综上所述，在其它条件相同的情况下，LED SMD较LED LAMP的光效要低。
LED驱动电路PWM亮度控制
为LED驱动电路提供额外的PWM亮度控制摘要：Maxim Integrated Products提供多款LED (发光二极管)驱动芯片，具有PWM (脉宽调制)亮度调节功能。
这篇应用笔记介绍了几种为LED驱动芯片添加额外的PWM亮度调节功能的方法，并在几款固定电流LED驱动器(内置或外置PWM)上进行了验证。
引言Maxim Integrated Products为很多应用领域提供PWM (脉宽调制)亮度调节LED (发光二极管)驱动器。
典型应用中，通过串口向LED驱动器发送指令改变相应LED的寄存器值进行亮度调节。
用于亮度控制的数据通常为4位至8位，对应于16至256个亮度等级；有些Maxim的LED驱动器的亮度控制则通过调整漏极开路LED端口的恒定吸入电流大小来实现。
该应用笔记讨论如何在LED恒流驱动器上加入PWM亮度调节，通过控制LED电源的通、断调节亮度。
也可以通过刷新数据位仿真外部PWM亮度控制。
内置PWM的LED驱动器也可以通过外部PWM实现亮度调节，只要PWM信号的外部时钟可以同步。
PWM仿真按照一定周期向LED驱动器发送开/关控制信号，可以仿真PWM亮度调节的效果。
因为LED数据接口的传输速率远远高于PWM信号的频率，可以使用微控制器或FPGA (现场可编程门阵列)很容易地仿真PWM调光方式。
PWM开关频率、数据传输的时钟频率和PWM亮度等级之间的关系如式1所示：其中，fCLOCK为数据接口的时钟频率，fPWM为PWM频率，nPORT为控制端口数，nLEVEL为亮度等级。
在该项技术中，PWM仿真数据由控制器连续发送到LED的每个端口，每个端口1位。
所有端口更新一次即为PWM的一个台阶。
从索引值1开始重复仿真PWM台阶，直至索引值等于设定的亮度等级，形成一个PWM周期。
例如，如果亮度等级为256，每个端口刷新数据256次构成一个PWM周期。
如果对应端口的亮度等级高于PWM仿真台阶的索引值，数据为1；否则数据为零。
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Research & Development研发技术文献芯片与荧光粉波长匹配的控制对LED亮度的影响-----赵强-----摘要：LED白光的发光机理包括了光致发光和电致发光两个部分，后道的封装工艺及材料的搭配主要影响着其中的光致发光部分。
在材料搭配过程中，芯片的波段与荧光粉的最佳匹配影响着LED白光的光质量。
本文试验分析了芯片波长对LED白光亮度的影响极其控制。
关键字：芯片，荧光粉，波长，亮度…一、引言物质发光现象大致分为两类：一类是物质受热，产生热辐射而发光，另一类是物体受激发吸收能量而跃迁至激发态（非稳定态）在反回到基态的过程中，以光的形式放出能量。
以稀土化合物为基质和以稀土元素为激活剂的发光材料多属于后一类，即稀土荧光粉。
稀土元素原子具有丰富的电子能级，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而获得多种发光性能。
稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要的作用。
根据激发源的不同，稀土发光材料可分为光致发光（以紫外光或可见光激发）、阴极射线发光（以电子束激发）、X射线发光（以X射线激发）以及电致发光（以电场激发）材料等。
LED白光发光机理包括了两部分：光致发光（Photoluminescence）：以光能作为激发源，以光子激发产生光子。
电致发光（Electroluminescence）：以电能作激发源。
用电子激发产生光子。
二、LED发光效率的提高跟荧光粉的发光原理发光效率是光源把消耗的能量转换为视觉的能力。
一般白光LED提高发光效率的主要途径有：1)提高外延片的内量子效率和外量子效率，提高和改善芯片的外量子效率。
2)提高封装材料的折射率将芯片发出的光和二次激发产生的光有效的萃取出来并高效地导出LED管体外。
3)将低LED的热阻，降低器件的节温，增加芯片内部的量子限制效应，提高光子复合得效率。
4) 选择高品质的荧光粉和更加均匀和涂敷工艺，使荧光粉能够更高效的被芯片激发，提高荧光粉的激发效率。
提高光通量，从而提高光效。
5) 选择优化封装工艺，找到芯片波长与荧光粉的最佳匹配。
找到合适的技法波长，一般来说，荧光粉的发射波长是一定的，但是，芯片的波长可以调整，再找到对应的荧光粉波长，就可以大大优化和提高封装产品的亮度。
经过大量的实验证明荧光粉的选择和涂敷在其它封装条件相同的情况下光通量有10％--20％的差异。
下面我们先来了解下荧光粉、发光原理、再来探讨荧光粉的选择和配制。
1、荧光粉由主体晶格（host lattice’H）与活化中心（activator’coA）构成，有时还有辅助活化剂或称为增感剂。
主体晶格：在激发过程中扮演传送能量的角色。
例如：Y 3AI 5O 12：Ce 3+中的Y 3AI 5O 12。
活化中心：可以活化主体晶格例如：Y 3A I5O 12：Ce 3+中的Ce 3+。
一般说来，发光固体吸收了激活辐射的能量h ν，发射出能量为h ν’的光 2、荧光粉的发光原理：以GaN 基蓝光晶片为激发源激发荧光粉，产生的激发态电子直接以放光之形式回到电子基态 三、荧光粉的选择合理选择荧光粉颗粒大小、比重、形貌规则、辉度值、激发波长对LED 的发光效率和显色性有很大的影响：1) 颗粒的大小直接影响到发光效率。
颗粒大的发光效率高，但很容易沉淀，工艺上难控制颜色的一致性，一般用于高功率产品。
2) 比重越小越不易沉淀。
3) 在颗粒外形上，一般选择球型状的产品。
4) 辉度值越高越好。
5) 激发波长的匹配对亮度和显指有很大的影响。
四、芯片波长与荧光粉的匹配以YAG-04为例，其吸收波段为：430-490nm ，发射波长：558nm （见表1）。
图1是其发射光谱图，图2是荧光粉的吸收和发射光谱图。
ν'表1图1图2分别用光功率Po=100mw的450nm和460nm的芯片激发该粉，有两种情况：1、两种芯片的激发效率相等,假设为100%。
根据下列公式可以计算出450nm和460nm在Po=100mw的光功率时的光子数量和光子能量。
E g = hν= hc/λ式中h为普朗克常数6.63×10-34 J·s，c为光速。
①当芯片波长是450nm时,光子能量为：E g1 = hν1 = hc/λ1 =2.76eV光子数量为：Po/ E g1=2.26*10^17个②当芯片波长是460nm时,光子能量为：E g2 = hν2 = hc/λ2 =2.69eV光子数量为：Po/ E g2=2.31*10^17个而荧光粉的发射波长为558nm，此时的光子能量为：E g3 = hν3 = hc/λ3 =2.22eV 所以当用E g1和E g2的能量激发产生了E g3，而E g1-E g3=2.76eV-2.22eV=0.54eV；E g2-E g3=2.69eV-2.22eV=0.47eV 。
(其他能量损耗忽略)其中0.54eV和0.47eV由于能量太低，不能激发荧光粉而产生2.22eV的能量。
所以用Po=100mw的450nm和460nm的芯片激发该种荧光粉，产生558nm时的光子的数量分别为：2.26*10^17个和2.31*10^17个，所以用460nm的芯片激发亮度会比用450nm的芯片激发亮度高。
2、由于存在着光子的吸收，散射，折射，非辐射复合，深能级缺陷限制等影响因数，两种芯片的激发效率不相等,分别为η1和η2。
同理可以计算出450nm和460nm在Po=100mw的光功率时的光子数量和光子能量。
而此时产生的558nm的光子的数量则变为η1*2.26*10^17个和η2*2.31*10^17个。
假设η1和η2的数值分别为90%和80%（假定值，实际值会有变化，则产生的558nm的光子的数量则变为η1*2.26*10^17=2.034*10^17个和η2*2.31*10^17=1.848*10^17个。
那么此时用450nm的芯片激发亮度会比用460nm的芯片激发亮度高。
荧光粉的激发波段一般都较宽，像YAG-04的激发波段为430-490nm。
所以，在LED芯片波段与在一般的蓝光芯片波段450-460nm，波段越高封装产品的亮度越高。
五、试验与分析实验模型：1)本实验主要测试芯片波段对LED亮度的影响。
采用的是蓝光芯片和黄光荧光粉组合实现白光LED的方法。
2)封装产品为TOP产品：3528白光(单晶)。
3)所用芯片为同一家同批次产品，是正装双电极结构，具体参数为：芯片尺寸为10*23mil，芯片亮度为23-26MW，正向电压为3.0-3.2V，采用了450-452.5-455-457.5-460nm四个波段的芯片进行试验。
4)所用支架为白色塑胶，功能区镀银，是同一家同批次产品。
5)固晶胶为绝缘胶系列是同一家同批次产品。
6)键合金线线径为25um是同一家同批次产品。
7)所用荧光粉为YAG黄粉单剂，具体参数为：激发波段为430-490nm，发射峰值为558nm，CIE（1931）色坐标x=0.444,y=0.534,粉粒径为D50 (V) ~ 13μm 。
8)所用混粉胶为硅胶系列，具体参数为：混合粘度7000mPa*s，折射率为1.537，透光率为97.5%,硬度为37.5(Shore D)。
以下的每组数据为除芯片波段不同，其他物料完全相同下的测试数据（荧光粉为单粉）。
两组数据的侧重点不同，第一组主要考虑色温接近的情况下，激发波段对亮度的影响；第二组数据侧重相同荧光粉量的情况下，激发波段对亮度的影响。
第一组第二组首先，第一组数据的色温平均值在5800-5900K左右，亮度随着波段的增加而有所提高。
再看第一组数据的色坐标y-x的差值，按照序号的顺序差值分别为：1号0.0161、2号0.0199、3号0.0222、4号0.0262。
随着芯片波段的增加，差值在增加即y值的增幅较大。
光源的色坐标点在向黄绿光偏移，远离了黑体辐射线。
第二组数据，色温随着波段的增加而降低（5945K-5725K-5475K-5380K），亮度则增加。
第二组产品中在相同荧光粉量的情况下，色温逐渐降低是由于荧光粉的发射光(黄光)的能量成分多，且随着波段的增加，荧光粉的发射能量增加即随着波段的增加荧光粉被激发的效果有所提高致使黄光的光子数增多。
所以如果用不同的芯片波段去激发荧光粉，想要得到相同的色温，那么荧光粉的量就要随着芯片波段的增加而减少。
按照序号的顺序差值分别为：1号0.0029、2号0.009、3号0.0179、4号0.0237。
随着芯片波段的增加，差值在增加。
六、结论1.对于LED白光的制作过程中，采用蓝光芯片和黄光荧光粉组合实现白光LED的方法，对于这样的物理模型，蓝光芯片波段与荧光粉的激发波段的匹配对封装产品的亮度有很大的影响。
2.对于有较宽激发波段的荧光粉，在比较好的激发范围内，高波段的芯片比低波段的芯片激发亮度要高。
原因是高波段的芯片激发的黄光光子数要比低波段的芯片激发的黄光光子数多（两个波段的激发效率一致的条件下才成立，如果激发效率不一样则要乘以对应的激发效率因子）。
3.相同的荧光粉量，采用高波段的芯片封装的产品色温要比低波段芯片封装的产品色温低。
4.要得到相同色温的封装产品，采用高波段的芯片则需要更少的荧光粉。
从而可以降低封装成本。
5.采用高波段芯片封装的产品色坐标的y值要高于采用低波段芯片封装产品的色坐标y值，坐标点向黄绿光偏移。
提高了封装产品的光通量。
6.综合以上各项的结论，在LED的未来发展中，将以高亮度，高显色指数的产品作为主流，我们的实验数据将会极大地支持我们的产品设计和研发。