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白光照明LED燈溫度特性的研究


發(fā)布日期：2008-08-01	閱讀：80

摘要
本文分析了白光LED照明光源色坐標、顯色指數(shù)、色溫和發(fā)光效率與驅(qū)動電流和溫度的關(guān)系。驅(qū)動電流的增加將引起藍光波峰的長移，并隨電流的增大而增大；但其對色坐標、色溫和顯色指數(shù)并未引起較大的變化，而發(fā)光效率發(fā)生下降。主要原因為藍光波峰的長移導致熒光粉與激發(fā)波長的不匹配，引起熒光粉發(fā)光效率的下降。這個現(xiàn)象在不同的環(huán)境溫度下發(fā)光也得到證實。實驗結(jié)果認為LED的驅(qū)動電流為20mA，溫度小于50℃時具有較好的發(fā)光效率。而顯色指數(shù)要通過增加紅色成分來改善。

關(guān)鍵詞：
白光LED、照明光源、顯色、發(fā)光效率

引言
隨著半導體科學技術(shù)的發(fā)展、材料生長和器件工藝水平的不斷發(fā)展和完善，各種顏色的超高亮度LED取得突破性進展， 1991年Nichia公司Nakamura等人首先以藍寶石為襯底，研制成摻Mg的GaN同質(zhì)結(jié)藍光LED，1993年將藍光發(fā)光亮度提高到1cd，1995年達到2cd，并于同年實現(xiàn)綠光LED商品化，其光強達到6cd。1995年11月， Nakamura展示了用于交通信號燈的LED， 1997年，Nichia公司研制成功連續(xù)波工作、壽命超過10000h的藍光LED，發(fā)光效率達到50lm/W，光色已實現(xiàn)可見光波段的全彩色化，包括白色LED。這給白光照明提供了新的光源途徑，是21世紀最有價值的新光源。 1998年，日本通商產(chǎn)業(yè)省投資50億日元啟動國家項目“21世紀的照明”，在世界率先開展日光色LED照明光源實用化的研究，計劃從2005年起，逐步取代白熾燈和熒光燈。同時， Philips、Osram、Siemens等多家公司也全力角逐這一市場。目前，世界上生產(chǎn)LED的半導體公司紛紛和老牌燈泡制造商結(jié)盟，搶占這個可以說是未來最大的照明市場。美國HP公司聯(lián)合了日本Nichia和德國Siemens；美國Cree公司、德國Siemens又和Osram聯(lián)合；美國EMCORE公司和GE電器公司聯(lián)合等。其中德國Osram和美國GE電器公司都是世界三大燈泡制造商之一。因此，目前LED照明燈對傳統(tǒng)的照明燈發(fā)起了挑戰(zhàn)。業(yè)內(nèi)人士預計2005～2010年全球LED照明市場規(guī)模將逾10億美元。
白光LED與其它照明光源相比，在使用方便、安全、光色穩(wěn)定性能、壽命等方面已經(jīng)做得非常好了；并且白光LED光源部分代替熒光燈，減少了汞污染，節(jié)能減少了二氧化碳和其它溫室氣體的產(chǎn)生，在環(huán)保方面有其明顯的優(yōu)勢。所以主要研究白光LED照明光源的色坐標、顯色指數(shù)、色溫和發(fā)光效率參數(shù)。

實驗工作
LED產(chǎn)生白光有兩個途徑：
（1）紅綠藍三基色LED組成像素燈，通過按紅綠藍三基色發(fā)光的比例混合得到白光。它由四塊芯片組成，一紅一綠二藍（或二紅一綠一藍），用6根引腳分別尋址。其中兩根中心引腳公用，另外，每一芯片各一根引腳，發(fā)射的顏色根據(jù)加到每塊芯片上的不同功率控制而改變。產(chǎn)生白光主要是控制通過紅色、綠色和藍色LED的電流而獲得。其發(fā)光的相對光譜功率分布為如圖1（a）所示。


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