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led灯的发光原理及荧光粉改善技术led的发光原理。led是由iii一v族化合物,如gaas(神化铉)、gaasp(磷化铉神)、algaas(神化铝铉)等半导体制成,其核心是p-n结,因此它具有一般p-n结的伏一安特性,即正向导通、反向截止、击穿特性。当p型半导体和n型半导体结合时,由于交界面处存在的载流子浓度差。于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。这样,p区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子,n区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。空间电荷集中在p区和n区交界面附近,形成了一很薄的空间电荷区,就是p-n结。当给p-n结1个正向电压时。便改变了p-n结的动态平衡。注入的少数载流子(少子)与多数载流子(多子)复合时,便将多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。如果给pn结加反向电压,少数载流子(少子)难以注入,故不发光。白光led的主要实现方法。日前,氮化铉基led获得白光主要有:蓝光led+黄色荧光粉、三色led合成白光、紫光led+三色荧光粉3种办法。最为常见形成白光的技术途径是蓝光led芯片和可被蓝光有效激发的荧光粉结合组成白光led.led辐射出峰值为470nm左右的蓝光,而部分蓝光激发荧光粉发出峰值为570nm左右的黄绿光。与另一部分的蓝光与激发荧光粉产生的黄绿光混合产生ylo:ce白光。日前采用的荧光粉多为稀土激活的铝酸盐ylo:ce(yag),当有蓝光激发它时发出黄绿色光,所以称作黄绿色荧光粉。该方法发光,发光效率高,制备简单,工艺成熟。但色彩随角度而变。光一致性差,而且荧光粉与led的寿命也不一致,随着时问的推移,显色指数和色温都会变化,影响了发光光源的发光质量。采用红、绿、蓝三原色led芯片或三原色led管混合实现白光。前者为三芯片型,后者为3个发光管组装型。红、绿、蓝led封装在1个管内,光效可达20lm/w,发光效率较高,显色性较好。不过,这种合成白光方法的不足之处就是led的驱动电路较为复杂。三芯片型三原色混合成本较高,而且由于红绿蓝3种led的光衰特性不一致,随着使用时间的增加,三色的混合比例会变化。显色指数也会相应变化紫外光或紫光led激发三原色荧光粉,产生白光。采用这种方法更容易获得颜色一致的白光,因为颜色仅仅由荧光粉的配比决定,此外,还可以获得很高的显色指数。但其最大的难点在于如何获得高转换效率的三色荧光粉,特别是高效红色荧光粉。而且防止紫外线泄露也是很重要的。添加红色荧光粉对大功率白光led光效和显色指数的影响白光led是最具吸引力的21世纪绿色照明光源,日亚发明的制作白光led的方法即是使用蓝光led激发黄色荧光粉,这种制备方法非常普及,已被用于工业化量产。其发光效率高低主要取决于材料(晶片、荧光粉、胶水)的优劣和生产制程的过程控制。有研究机构对传统制备工艺进行了改良,并做了大量的大功率白光led实验,用蓝光led激发黄色荧光粉、红色荧光粉、及添加适当比例红色荧光粉的黄色荧光粉混合物,分别产生白光,从而探讨黄色荧光粉和红色荧光粉的放射光谱,以及相应led的特性。最终证明激发添加适当比例红色荧光粉的黄色荧光粉混合物的白光led,其发光效率比激发黄色荧光粉的白光led要低,但是显色指数(cri)要高。可用于tv背光与普通照明的新型红绿荧光粉技术黄色、绿色硅酸盐荧光粉在455nm以下激发效率较高;橙色硅酸盐和红色氮化物荧光粉在整个蓝光波段有较高的激发效率;yag荧光粉在以460nm为中心波长的光谱范围内激发效率较高。电视背光对led光源的要求主要包括以下几个方面:中等功率,冷白光,高显色性,良好的热稳定性,长期工作可靠性。针对上述要求电视背光可采用的荧光粉包括:1、绿色荧光粉,包括硅酸盐荧光粉、0-sialon、铝酸盐绿色荧光粉、yag等,性能各有优劣。其中硅酸盐绿色荧光粉激发效率高,但热稳定性能差且易吸潮;P-sialon热稳定性能优良,但激发效率不高且价格昂贵;铝酸盐绿色荧光粉激发效率高、热稳定性能优良、长期工作可靠性好。2、红色荧光粉主要采用氮化物红色荧光粉,热稳定性能优良,激发效率得到进一步提升,但价格相对较高。普通照明对led光源的要求主要包括以下几个方面:高功率,暖白光,高显色性,良好的热稳定性,长期工作可靠性。针对上述要求普通照明可采用的荧光粉包括:1、 yag荧光粉是最佳的黄色荧光粉,热稳定性能好,寿命长,但缺少绿光段导致显色指数较低。2、 硅酸盐荧光粉可以提供混合绿色、黄色、橙色荧光粉以提高显色指数,但硅酸盐荧光粉的缺点在于热稳定性能差且易吸潮。3、 铝酸盐绿色荧光粉热稳定性能好,寿命长,黄绿波段转换效率高,可以实现高显色指数。4、 氮化物红色荧光粉与黄色、绿色荧光粉混合可以实现高显色性暖白光,热稳定性能好,寿命长。铝酸盐绿色荧光粉峰值波长515nm-540nm,典型颗粒度10-17um,与硅酸盐绿色荧光粉和P-sialon相比,波谱更宽;与yag荧光粉相比热稳定性能更佳。氮化物红色荧光粉caalsi(na)3:eu2+,波长范围620nm-670nm,630nm系列红色荧光粉可用于实现显色指数80的暖白光led,650nm系列红色荧光粉可用于实现显色指数90的暖白光led及高ntsc电视背光源。将beta-sialon绿色荧光粉、硅酸盐绿色荧光粉、新型铝酸盐绿光荧光粉,分别与氮化物
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