白光LED封裝 色坐標(biāo)分析

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1、白光LED封裝由于高輝度藍(lán)光LED的問世，因此利用熒光體與藍(lán)光LED的組合，就可輕易獲得白光LED。目前白光LED已成為可攜式信息產(chǎn)品的主要背光照明光源，未來甚至可成為一般家用照明光源。此外最近幾年出現(xiàn)高功率近紫外LED，同樣的可利用熒光體變成白光LED，LED的特點(diǎn)是小型、低耗電量、壽命長(zhǎng)，若與具備色彩設(shè)計(jì)自由度、穩(wěn)定、容易處理等特點(diǎn)的熒光體組合時(shí)，就可成為全新的照明光源。通常LED與熒光體組合時(shí)，典型方法是將熒光體設(shè)于LED附近，主要原因是希望熒光體能高效率的將LED產(chǎn)生的光線作波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換，而將熒光體設(shè)于光線放射密度較高的區(qū)域，對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換而言是最簡(jiǎn)易的方法。此外熒光體封裝方

2、法決定白光LED的發(fā)光效率與色調(diào)，因此接著將根據(jù)白光化的觀點(diǎn)，深入探討LED與熒光體的封裝技術(shù)。藍(lán)色LED+YAG熒光體的白光化封裝圖1是目前已商品化白光LED，具體而言它是將可產(chǎn)生黃光的YAG:Ce熒光體分散于透明的環(huán)氧樹脂內(nèi)，再用設(shè)于碗杯內(nèi)的藍(lán)色LED產(chǎn)生的光線激發(fā)轉(zhuǎn)換成白光，這種方式的白光發(fā)光機(jī)制是利用LED產(chǎn)生藍(lán)色光線，其中部份藍(lán)光會(huì)激發(fā)YAG熒光體變成黃色發(fā)光，剩余的藍(lán)光則直在外部進(jìn)行藍(lán)光與黃光混色進(jìn)而變成白光，這種方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需在LED的制作過成中追加熒光體涂布工程即可，因此可以大幅抑制制作成本，此外另一特點(diǎn)是色度調(diào)整非常單純?！D1藍(lán)光LED+YAG

3、熒光體圖2是改變樹脂內(nèi)YAG熒光體濃度之后，LED色坐標(biāo)plot的結(jié)果，由圖可知只要色坐標(biāo)是在LED與YAG熒光體兩色坐標(biāo)形成的直線范圍內(nèi)，就可任意調(diào)整色調(diào)，依此可知YAG熒光體濃度較低時(shí)，藍(lán)色穿透光的比率較多，整體就會(huì)呈藍(lán)色基調(diào)白光；相對(duì)的如果YAG熒光體濃度較高時(shí)，黃色轉(zhuǎn)換光的比率較多，整體呈黃色基調(diào)白光。如上所述將部份藍(lán)色LED當(dāng)作互補(bǔ)色的方式，不需要高密度(與樹脂的百分比)的熒光體涂布，因此可以有效降低熒光體的使用量。一般而言熒光體與樹脂的百分比，雖然會(huì)隨著YAG熒光體的轉(zhuǎn)換效率，與碗杯的形狀而改變，不過10～20wt%左右低配合比就能獲得白光。此外由于藍(lán)光LED放射

4、的光強(qiáng)度，在中心軸與周圍的分布并不相同，即使LED芯片周圍的YAG熒光體的密度完全相同，仍然會(huì)造成軸上與周圍的光線不均等問題，這也是今后必需克服的課題之一。圖3是藍(lán)光LED+YAG熒光體白光LED制作流程；圖4典型的發(fā)光頻譜，由圖可知LeadFrameType與ChipType都是將藍(lán)光LED設(shè)于碗杯內(nèi)，再用混有定量YAG熒光體的樹脂涂布封裝。由于LED具備小型、省電、長(zhǎng)壽等特征，因此已經(jīng)廣泛應(yīng)用于行動(dòng)電話、PDA等可攜式信息產(chǎn)品的背光照明光源，以及步道引導(dǎo)燈等領(lǐng)域。　圖2藍(lán)光LED+YAG熒光體的色度調(diào)整方法9　圖3熒光體的涂布工程　圖4YAG熒光體+藍(lán)光LED的發(fā)光頻譜近

5、紫外LED+RGB熒光體的白光化封裝有關(guān)LED芯片與熒光體組合構(gòu)成白光LED的方式，除了以上介紹的藍(lán)色LED+YAG熒光體以外，近紫外LED+RGB熒光體的組合方式，最近也越來越受到重視，這種方式的特征是將LED產(chǎn)生的近紫外光，分別轉(zhuǎn)換成R、G、B再合成變成白光，它所cover的白光領(lǐng)域比藍(lán)色LED+YAG熒光體方式更寬廣，此外紫外光轉(zhuǎn)換成R、G、B的動(dòng)作原理與傳統(tǒng)熒光燈相同，因此沒有色彩不均的困擾而且演色性非常優(yōu)秀。利用R、G、B熒光體產(chǎn)生白光的場(chǎng)合，通常事先會(huì)根據(jù)一定的混合比率調(diào)整各熒光體，因此接著要介紹熒光體的調(diào)整方法。一般而言評(píng)鑒光源色彩時(shí)，若使用XYZ表色系(CIE

6、1931)作說明會(huì)比較容易理解?；旧纤歉赬YZ表色系再用下式求得光源色彩的三個(gè)刺激值:S(λ):光源放射量的相對(duì)分光分布。:XYZ表色系的等色關(guān)數(shù)。k:比例系數(shù)。接著利用式(1)求得的三個(gè)刺激值XYZ，代入下式就可求得色度坐標(biāo)x,y,z:9此外XYZ表色系的等色關(guān)數(shù)，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)比視感度V(λ)，因此利用式(1)求得的Y刺激值成為表示亮度的尺寸。一般光源的色彩是用(Y，x，y)方式表示，因此又稱為CIE表色值。RGB熒光體的場(chǎng)合，若欲利用各熒光體的CIE表色值作簡(jiǎn)計(jì)算，必需先用熒光分光器量測(cè)相對(duì)分光分布，再代入式(1)與式(2)就可獲得各表色值，這種情況通常會(huì)希望激發(fā)各熒

7、光體的波長(zhǎng)，都能落在LED發(fā)光中心波長(zhǎng)附近，如此一來就能以相同的測(cè)試條件，利用各熒光體的相對(duì)分光分布使表色值作相對(duì)性處理。此處假設(shè)RGB熒光體的表色(Y，x，y)分別如下:R熒光體:(YR，xR，yR)G熒光體:(YG，xG，yG)B熒光體:(YB，xB，yB)有關(guān)白色目標(biāo)色度坐標(biāo)W(xW，yW)的各Y刺激值比率(YR，YG，YB)，根據(jù)加法混色法則下列關(guān)系就能成立:Y:YG:YB=此處(x0，y0)表示直線R-G與直線R-W的交點(diǎn)坐標(biāo)。圖5RGB熒光體的色度調(diào)整方法　實(shí)際混合制程是將RGB熒光體的色度