[发明专利]一种白光LED的光谱优化控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种白光LED的光谱优化控制方法，主要涉及通过蓝光发光二极管（LED）激发各种荧光粉混合体制作白光LED的光谱优化控制方法，也可应用于通过UV、紫色及其他发光二极管（LED）激发荧光粉混合体制作白光LED的光谱优化控制方法。

背景技术

1993年GaN蓝光发光二极管(LED)技术上的突破为白光LED的出现奠定了基础。白光LED最早是由日本日亚公司研发，该技术的核心是由GaN蓝光LED芯片涂覆Ce3+激活的稀土石榴石(YGd)3Al5O12∶Ce(简称YAG∶Ce)黄色荧光体组成。这种白光LED是一种新型固态照明(Solid State Lighting,简称SSL)电光源，其原理和结构不同于以往的白炽灯、荧光灯等真空电光源。

与本发明最接近的国内外背景技术为美国吉尔科有限公司埃米尔·拉德科夫等申报的发明专利“用于LED芯片的白光生成的全光谱荧光体混合物”，该专利核心点为包括在特定光谱范围内发射的四种或多于四种荧光体的混合物，以最优化给定的颜色坐标温度(CCT)的显色指数(CRI)。混合物将包括选自以下荧光体中的至少四种荧光体：发射峰值在400-500nm的蓝色荧光体；发射峰值在500-575nm的绿色荧光体；发射峰值在575-615nm的橙色荧光体；以及发射峰值在615-680nm的深红色荧光体。

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所刘行仁于2007年6月发表在《发光学报》上的“白光LED固态照明光转换荧光体”论文，从发光学和近场理论出发，提出研发白光LED用荧光体的几种方案和原则。

福州大学吴海彬等于2008年9月发表在《光学学报》上的“涂敷红、绿荧光粉的白光LED显色性研究”论文，通过蓝光LED激发红、绿两种荧光粉制作白光LED。

通过蓝光、UV、紫色及其他发光二极管（LED）激发各种荧光粉混合体制作白光LED的方案多种多样，多数方案仅仅使侧重于针对某种特定的LED以及某种或某些特定的荧光粉混合体，各种方案的优劣总是自说自道，莫衷一是。而基于不同的发光二极管（LED）以及不同的荧光粉混合体的白光LED方案千差万别，这对白光LED的制作中的荧光粉混合体配制往往造成无据可依的局面。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种白光LED的光谱优化控制方法。

技术方案：判断白光LED发光性能优劣的指标不外乎显色指数Ra和发光效率                                               ，而这些指标的根据无非是白光LED的光谱特性曲线。本发明基于白光LED的光谱特性曲线提出了一种基于分区辐射能判决的白光LED的光谱优化控制方法，通过基于分区辐射能判决，确定绿红波长区间有相对更大的辐射能量出射，并保持可与兰绿波长区间大致相等的平均辐射能量为使发光效率与显色指数综合最佳的判断准则，来指导加红操作的配方与工艺，使得显色指数Ra和发光效率综合最佳。

白光LED(蓝光芯片+YAG:Ce)，因YAG:Ce缺少橙红色光导致显色指数Ra不高。已有的研究表明，这可以通过将或与共掺杂在YAG中的方法以及另外添加第二种发红色光的荧光粉予以弥补。关键是这种优化光谱的措施应如何加以控制，使得显色指数Ra和发光效率综合最佳。

为此，我们在光谱图上选择三个特别的波长、与，并且着重考察兰绿[，]和绿红[，]两个光谱区间。考虑到蓝光芯片发射光谱，YAG：Ce发射光谱、视觉函数以及补红的目的要求，取=450nm，=550nm，=650nm，从而构成[,]与[,]两个同为100nm宽度的光谱区间。

假定以表示蓝光LED+YAG:Ce的出光光谱，以表示采取强化红光发射措后的出光光谱，我们确定绿红[，]波长区间有相对更大的辐射能量出射，并保持可与兰绿[,]波长区间大致相等的平均辐射能量为使发光效率与显色指数综合最佳的判断准则，来指导加红操作的配方与工艺。亦即，最佳的应满足：

其中，>0为一选全的小数。

本发明可应用于通过蓝光发光二极管（LED）激发各种荧光粉混合体制作白光LED的光谱优化控制方法，也可以用于通过UV、紫色及其他发光二极管（LED）激发荧光粉混合体制作白光LED的光谱优化控制技术。