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本文由tiger132010贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 功率型白光 LED 技术与应用发展趋势 张明芳，张培新，任祥忠，彭海林 深圳大学化学与化工学院，广东深圳 (518060) E-mail: apple0930@163.com 摘 要：LED 由于寿命长、节能环保等诸多优点越来越被广泛应用，目前正进入功率型白 光 LED 设计封装阶段，以期望能够取代白炽灯和日光灯，普遍用于家庭照明中。本文主要 综述了国内外大功率白光 LED 的几种获得途径，芯片及封装的设计面临的困难及解决方案 的进展，包括所用材料及封装设计模型的发展历史与现状、优缺点的相互比较，以及现代计 算机模拟技术在 LED 设计中的应用等，并对功率型白光 LED 在未来的应用进行了展望。 关键词：功率型白光 LED；封装；应用 中图分类号：R776 0. 引言 LED 是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。LED 在 20 世纪 60 年代初期问世，当时的 LED 以红色为主，发光效率很低，光通量很小，只能做指示灯和 仪表显示器使用。随着管芯材料、结构和封装技术的不断进步，LED 颜色品种增多，光效 大幅度提高。 目前红光 LED 的光效已达到 100lm/w,绿光 LED 也达到 50lm/w,单只 LED 的光 通量可达几十流明。尤其是近年来高光效、高亮度的白光 LED 的开发成功，使得 LED 在照 明领域中的应用成为可能。 LED 作为新型光源，具有寿命长、启动时间短、无紫外线、色彩丰富饱满、可做全彩 变化、 低压安全等特点。 除了在传统的信号显示领域长期应用外， 近年来高功率 （HI-POWER） 超高亮度的问世极大的拓展了 LED 的应用领域，如今 LED 在娱乐、城市建筑物美化、景观 照明等方面有非常广泛的应用，并朝日常照明应用的方向发展[1-4]。 1. 白光 LED 的获得途径 20 世纪末白光 LED 的出现吸引了各国政府级企业的热情关注，成为光电子、照明工程 科技领域中的一个热门。短短的五六年时间，白光 LED 的研发和应用取得了举世瞩目的成 绩。人们期望白光 LED 成为第四代照明光源，达到节能的绿色照明目的。白光 LED 的光效 达到 50lm/w 以上时，可开始部分取代白炽灯，进入商业照明；光效达到 100lm/w 以上时， 开始进入家庭照明。 目前的水平还有较大差距， 某些材料、 器件和工艺还存在一些关键问题。 目前正在研究的白光的获得方法主要有三类[5-7]:光转换型、多色组合型、多量子阱型。 1.1 光转化型 光转化型又分两种，一种是蓝色 LED 芯片发出的蓝光激发黄绿荧光粉发光，使蓝光与 黄、绿光混合发出白光，二是紫外光或紫光 LED 激发三原色荧光粉，发出白光。目前这种 方法的外量子效率已高达 43%,工作波长 382 nm,有望在 2010 年光效达到 120 lm/W。但另一 面,这种方法会增加系统复杂性,并且这种转换会导致能量的损失。同时,由于是采用了紫外光 源,有可能会产生紫外光污染[2,8-10]。 前者已商品化的有采用单颗发蓝光(Al)InGaN 芯片与受蓝 光激发发黄光的 YAG:Ce3+荧光粉转换成的较效率高,操作上较易实现的白光 LED（图 1 所 示），而且没有紫外光成分,不会造成紫外光污染,是目前使用最广泛的方法 [11-13] 。但现有 YAG:Ce3+荧光粉颗粒已经不能满足功率型 LED 的演色性、色温、热稳定、出光效率和封装 等发展要求。LI PanLai[14]等研究了用 Sr3SiO5:Eu2+代替 YAG:Ce3+获得白光 LED，经 CIE 色 -1- 坐标测试结果表明其演色性良好。Ma liang[15]等制备了 Ba3MgSi2O8 : Eu2+, Mn2+荧光粉，量 子效率较高。 图 1 一种白色光 LED 的结构示意图 1.2 多色组合型 多色组合型是将 R、 B 三色 LED 芯片按一定方式排布集合成一个发白光的标准模组, G、 这种方法具有效率高和使用灵活的优点,由于发光全部来自三种 LED,不需要进行光谱转换, 因此,其能量损失最小,效率最高。 同时,由于 RGB 三色 LED 可以单独发光,其发光强度可以单 独调节,故具有相对较高的灵活性，且演色性高，但封装比较复杂。 1.3 多量子阱型 多量子阱型是在芯片发光层的生长过程中,掺杂不同的杂质生长出能产生互补色的多量 子阱,通过不同量子阱发出的多种光子复合发射白光。这种方