摘 要：研究了二價Eu激活的堿土金屬硫化物紅色熒光粉對LED光色參數(shù)的影響。結(jié)果表明，加入紅色熒光粉后，在降低色溫和提高顯色性的同時，光通量大幅度降低，因此，本方法對低色溫LED是不實用的。
關(guān)鍵詞：堿土硫化物 YAG 熒光粉 LED
上世紀90年代中期，人們用藍光芯片和YAG：Ce3+ 黃色熒光粉制出了白光LED光源，但色溫較高，一般在5000K以上，為了降低色溫，制出高顯色暖白色的LED，我們采用了通用的方法，即在黃色熒光粉中增加紅色熒光粉的方法進行了試驗。[1]、[2]
一、原料和儀器
黃色熒光粉：采用發(fā)射峰值波長約為545nm的YAG：Ce3+黃粉；紅色熒光粉：采用二價Eu激活的堿土金屬硫化物；激發(fā)發(fā)射光譜的測量：使用Fluorolog 3-12型熒光分光光度計；LED光色性能的測量：使用SPR-920D光譜輻射分析儀。
二、試驗步驟和內(nèi)容
按不同比例將黃粉與紅粉混合均勻，分別稱取一定量的混合粉與環(huán)氧樹脂等材料配成漿液，同時進行點膠、烘干等工序，利用同種芯片（臺灣芯片）封裝成的φ5 20mA LED管子進行測試[3]，結(jié)果如表1。
表1 在同種封裝工藝條件下含有不同比例熒光粉的LED光色參數(shù)對比
phosphor + blue chip
color temperature (K)
color coordinates (x/y)
color rendering index
luminous flux(lm)
chip
30000
0.1425/0.0445
-52.1
0.735
yellow + chip
5492
0.3330/0.3739
75.9
3.392
yellow + red + chip
4226
0.3713/0.3717
78.9
1.864
yellow + more red + chip
2847
0.4173/0.3483
89.4
1.321
red + chip
1740
0.3392/0.1463
-71.6
0.225
三、結(jié)果討論
從表1可以看出除了藍光芯片及藍光芯片和紅色熒光粉封裝成的LED光色參數(shù)外，中間的三種LED隨著紅色熒光粉的比例增大，色溫降低了，CRI提高了，這和緊湊型熒光燈的現(xiàn)象是一致的，但是光通量卻下降得太多，其原因可以從圖1中二價Eu激活的堿土金屬硫化物紅色熒光粉的激發(fā)光譜得到解釋，由于它的激發(fā)光譜很寬，從380nm一直延伸到600nm，在這樣一個激發(fā)范圍中，不僅覆蓋了藍光LED的發(fā)射波長，而且也覆蓋了大部分YAG：Ce3+黃色熒光粉的發(fā)射波長[4]，因此，二價Eu激活的堿土金屬硫化物不僅把藍光LED的能量部分地轉(zhuǎn)成了紅光，而且把YAG：Ce3+ 熒光粉發(fā)出的對人眼最敏感的黃綠光也部分地轉(zhuǎn)成了紅光，這樣總的LED光通量自然就會大幅度地下降。如表1所示，色溫從5492K降到4226K，降低了1266K，顯色指數(shù)從75.9提高到78.9，提高了3，色溫的降低和顯色指數(shù)的提高并不多，可是光通量卻從3.392lm降到1.864lm，降低了45%，這自然是不合理的。
圖1：黃粉與硫化物紅粉的激發(fā)光譜圖
圖2：黃粉與硫化物紅粉的發(fā)射光譜圖
黃粉λem: 544nm，紅粉λem: 632nm λex: 460nm
如果能有一種紅色熒光粉，最好是三價Eu激活的熒光粉，它的激發(fā)光譜是較窄的帶狀、峰值波長在460nm左右的光譜，那么，加入這種紅色熒光粉會避免上述紅色熒光粉的弊病。于是，我們也研究了Eu3+ 激活的氧化物體系LED紅粉的激發(fā)發(fā)射光譜，其發(fā)射波長很理想，處在人眼對紅光光譜最敏感的610nm附近，但激發(fā)光譜為線譜，對芯片的發(fā)光光譜要求太嚴，也是不實際的。
總之，我們認為用加入當前紅色熒光粉的方法來降低色溫，提高顯色指數(shù)的方法對低色溫普通照明LED是不妥當?shù)模驗樗蟠蠼档土薒ED的光通量。因此，要降低LED色溫提高顯色性，還得從其它方面努力。 |
