白光LED熒光粉的性能表征與測(cè)量

《白光LED熒光粉的性能表征與測(cè)量》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、‘白光LED熒光粉的性能表征與潮量白光LED熒光粉的性能表征與測(cè)量李莉1牟同升’·3張萬生2(1浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。浙江杭州3100272中國電子集團(tuán)公司第十三研究所。河北石家莊0500513杭州浙大三色儀器有限公司．浙江杭州310013)摘要：基于藍(lán)光LED芯片和熒光粉制備白光LED的技術(shù)已經(jīng)成為半導(dǎo)體白光照明非常重要的技術(shù)路線，并實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。芯片與熒光粉的匹配優(yōu)劣是影響白光LED性能的重要因素；針對(duì)這一問題，本文提出了LED熒光粉的性能表征與測(cè)量方法。采用了一種雙分光式熒光粉測(cè)量系統(tǒng)，得到了熒光粉在單色波長(zhǎng)激發(fā)下的量子效率；通

2、過與藍(lán)光LED芯片光譜加權(quán)積分，得到了藍(lán)光LED芯片激發(fā)的白光LED光譜、光度及色度性能參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過熒光粉光譜激發(fā)量子效率，可以有效地評(píng)價(jià)LED芯片激發(fā)的白光LED熒光粉的光學(xué)性能。關(guān)鍵詞：熒光量子效率；半導(dǎo)體照明；白光LED；1引言目前世界各領(lǐng)域都對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源提出了更高的要求，在照明行業(yè)也備受矚目。在．我國，照明能量損耗占能量總消耗的15％左右，因而開發(fā)利用高效率的照明設(shè)備顯得非常重要。半導(dǎo)體LED照明光源，具有低能耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，前景的光源。藍(lán)光LED芯片激發(fā)的白光LED，是基于熒光和顏色混合原理，在藍(lán)光

3、LED芯LED芯片上涂敷熒光粉制備而成，是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)高效白光照明最是21世紀(jì)最具有發(fā)展圖1白光LED的構(gòu)造粉重要的技術(shù)之一，其構(gòu)造如圖1?1。芯片與熒光粉的匹配性能是影響白光LED性能的重要因素。熒光粉的選取需滿足：熒光粉的激發(fā)光譜與LED芯片的發(fā)射光譜匹配，使得熒光粉在選用的藍(lán)光LED芯片激發(fā)下獲得高的能量轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)，熒光粉的發(fā)射光譜與藍(lán)光LED芯片的發(fā)射光譜的匹配，使部分藍(lán)光被熒光粉吸收，透射部分與熒光粉發(fā)出的黃綠光組合，其色度達(dá)到照明所規(guī)定的范圍要求，顯色性滿足室內(nèi)照明(Ra優(yōu)于80)或室外照明(Ra優(yōu)于70)的要求[2】。2LED熒光粉測(cè)

4、量原理根據(jù)激發(fā)光源的不同，LED熒光粉光譜測(cè)量通常利用藍(lán)光LED芯片直接激發(fā)熒光粉，發(fā)一113—中閔光學(xué)光電子行業(yè)協(xié)會(huì)光電器件分會(huì)第十一屆全閆LED產(chǎn)業(yè)與技術(shù)研討會(huì)圖2芯片激發(fā)測(cè)量熒光粉方法出白光，獲得熒光粉在某種芯片激發(fā)下的光譜特性，如圖2所示。這種測(cè)量方法簡(jiǎn)單，但在實(shí)際的應(yīng)用中存在較明顯的問題：①實(shí)際使用圖3單色光激發(fā)測(cè)量熒光粉方法中的藍(lán)光LED芯片的發(fā)射光譜會(huì)有較大的差別，不同批次的藍(lán)光芯片峰值波長(zhǎng)和帶寬都會(huì)有很大的變化；②目前LED芯片大多采用脈沖測(cè)量方法，測(cè)量的發(fā)射光譜是在25℃溫度下的參數(shù)，實(shí)際LED往往工作在較高的結(jié)溫度下，發(fā)射光譜及

5、光功率與LED芯片廠家提供的參數(shù)有一定差別。因此，很難實(shí)現(xiàn)LED芯片與熒光粉性能的最佳匹配。目前，也有采用熒光分光光度計(jì)測(cè)量熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜；利用激發(fā)單色儀產(chǎn)生的單色激發(fā)光，激發(fā)熒光粉發(fā)光；發(fā)射單色儀再對(duì)發(fā)射的熒光進(jìn)行分光，發(fā)射光譜由光電探測(cè)器測(cè)量。這類儀器主要是通過測(cè)量熒光的激發(fā)和發(fā)射光譜來分析材料的成分和結(jié)構(gòu)，因而，儀器具有如下特點(diǎn)①本文介紹的系統(tǒng)是利用雙分光熒光光譜輻射度計(jì)，測(cè)量熒光粉在一定光子功率激發(fā)下的發(fā)射光譜功率分布，如圖3所示。這種方法與傳統(tǒng)熒光分光光度計(jì)相比又有如下特點(diǎn)：①入射在樣品上的激發(fā)光的功率或光子數(shù)精確測(cè)量；②發(fā)射

6、光譜輻射分析儀的光譜響應(yīng)函數(shù)精確定標(biāo)；③發(fā)射光譜儀的光譜采樣函數(shù)為等腰三角形，采樣間距△入與儀器單色儀帶寬6入的關(guān)系滿足：1△九=÷6九(N為整數(shù))(1)滿足上述關(guān)系的光譜輻射分析儀在整個(gè)光譜范圍內(nèi)具有平整的響應(yīng)函數(shù)，能對(duì)帶有明顯線光譜的發(fā)射光譜得到準(zhǔn)確的光譜功率分布，可用于光度、色度及輻射度參數(shù)的計(jì)算；否則光譜響應(yīng)函數(shù)對(duì)各波長(zhǎng)響應(yīng)不一樣，測(cè)量光譜不準(zhǔn)確，如圖4所示[41。a．中心波長(zhǎng)為加的光譜儀采樣函數(shù)為等腰三角形c．A九=8九(或bA九=6丸，N)d．AA<6A圖4離散采樣時(shí)采樣間隔～九與單色儀帶寬5九關(guān)系對(duì)光譜響應(yīng)函數(shù)的影響。對(duì)波長(zhǎng)分辨率要求

7、較高，對(duì)特征譜線靈敏；②一儀器的發(fā)射光譜響應(yīng)函數(shù)通常在出廠時(shí)校正，3測(cè)量方法日常使用中一般不需校正；③激發(fā)光譜考慮到3．1實(shí)驗(yàn)裝置光源的波動(dòng)和衰減一般用羅丹明方法進(jìn)行校正根據(jù)LED熒光粉測(cè)量原理，測(cè)量裝置如圖心1。此外，有些儀器具有自動(dòng)狹縫或探測(cè)器高5所示?。分激發(fā)和發(fā)射光譜儀兩部分，激發(fā)壓控制來提高探測(cè)的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。一114—白光LED熒光粉的性能表征與灝量光源由紫外氘燈和可見鹵鎢燈組成，波長(zhǎng)范圍為200nm-800nm。激發(fā)光源經(jīng)激發(fā)光譜儀分光，出射的單色光進(jìn)入試樣室光學(xué)系統(tǒng)，一部分經(jīng)過分光器反射到參考探測(cè)器上，用于監(jiān)測(cè)激發(fā)光源的光功率變

8、化，另一部分照到樣品上。經(jīng)單色光激發(fā)的熒光粉發(fā)射光經(jīng)過透鏡會(huì)聚，光纖傳輸?shù)桨l(fā)射光譜分析儀中。從而測(cè)得熒光粉在某一波長(zhǎng)激發(fā)下