白光发光二极管的制作方法(三)——紫外线及紫光LED加荧光粉

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作者：时间：2008-01-07来源：电子元器件网收藏

　　到现在为止，在紫外线LED上加荧光粉制作白光LED的人还很少，图1(a)是T.Nishida等人在350nm UV LED加三色（TBC：Three Basal Color）荧光粉所得的光谱，图1(b)是白光在CIE色度图中的坐标位置，旁边是标准光源A的位置，R_a为86~89。

J.K.Park等人在波长400nm紫色或称n UV LED加Sr₂SiO₄：Eu²⁺荧光粉做成白光LED。图2(a)是在410nm光激发时不同Eu含量Sr₂SiO₄在室温时的PL光谱，波峰在520~540nm之间，图2(b)是在20mA时在400nm波长LED加Sr₂SiO₄：Eu²⁺荧光粉以及在460nm LED加YAG：Ce荧光粉的光谱图，两者都产生白光，只是Sr₂SiO₄：Eu的激发所得波长为560nm，而YAG：Ce的激发所得波长则是550nm。如果增加Sr₂SiO₄中的SiO₂含量，波峰会移动变为长波长。图3是不同Eu含量Sr₂SiO₄荧光粉加紫光LED所做成的白光在CIE中的坐标位置，由图可知是直线关系。

Y.Narukawa等人做成的400nm LED样品a 在不同电流时的光谱如图4(a)所示。他们另做成的蓝光LED样品b的光谱如图4(b)所示，又在400nm LED加蓝色荧光粉做成的蓝光LED样品c的光谱如图4(c)所示。比较图4(b)及(c)可见，用蓝色荧光粉加紫光做成的蓝光LED不受电流的影响比较稳定。图5是样品a、b及c的光输出功率与电流的关系，在20mA时样品a的400nm LED的光输出功率为12m W(3.2V)，样品b的蓝光LED的光输出功率为8.5m W（3.4V），而用荧光粉将400nm变成458nm的蓝光LED（样品c）的光输出功率为7.2mW(3.2V)，电光转换效率为69%。{{分页}}

图6 (a)是蓝光LED+YAG荧光粉做成的白光LED的光谱(样品d)，而图6 (b)则是用400nm激发蓝光+黄色荧光粉在20mA时的光谱（样品e），样品d的CCT约为5900K，R_a约为84.9，V_f约为2.4V，η_L约为24.6 lm/W，而样品e的CCT约为5800K，R_a约为85.3，V_f约为3.2V，η_L约为26.1 lm/W，比样品d性能稍佳。图7(a)中比较了样品d及e的光强度、发光效率与电流的关系，样品e的发光效率在高电流时较高而且较稳定，而样品d的发光效率则随电流的增加而下降，图7(b)是样品d及e在色度图中x及y的位置，样品d的位置随电流的增加而改变，但样品e则几乎不变，可见用以400nm激发蓝色荧光粉所产生的蓝光LED加黄色荧光粉做成的LED比较稳定。

下面是紫光LED加三色荧光粉所做成的白光LED的结果。{{分页}}

Y.Sato等人是最早约1996年宣布用380nm n-UV LED激发ZnCdS：Ag（红色）、ZnS：CuAl（绿色）以及ZnS：Ag（蓝色）荧光粉得到如图8(a)所示的光谱，其所制成白光在CIE色度图中的位置是图8(b)中的d点。

J.Wagner 等人用394nm LED激发红、蓝、绿三色荧光粉得到如图9所示的光谱，其白光在CIE色度图中的坐标是图10中空心方块之处。此LED在20mA 时输入功率为1.12m W，白光LED光输出功率为0.28m W，CCT约为4000~4300K 之间，R_a=78。

J.K.Sheu等人也用400nm LED激发蓝、绿、红三色荧光粉，其中蓝色是BaMgAl₁₄O₂₃：Ru荧光粉，绿色是SrGa₂S₄：Ru荧光粉，红色是Y₂O₃：Ru荧光粉，由Nantex公司供给。图11 (a)是400 LED激发在20mA时得到的光谱，波长是450nm、500nm及600nm，图11(b)则是所得白光LED在不同电流时的光谱，CCT约为5900K，R_a约为75，20mA时发光效率为10 lm/W。