白光LED的开发设计

白光LED的开发设计

　1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。（如下图所示）
 

芯片数	激发源	发光材料	发光原理
1	蓝色LED	InGaN/YAG	InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
	蓝色LED	InGaN/荧光粉	InGaN的蓝光激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
	蓝色LED	ZnSe	由薄膜层发出的蓝光和在基板上激发出的黄光混色成白光
	紫外LED	InGaN/荧光粉	InGaN的紫外激发的红绿蓝三基色荧光粉发白光
2	蓝色LED 黄绿LED	InGaN、GaP	将具有补色关系的两种芯片封装在一起，构成白色LED
3	蓝色LED 绿色LED 红色LED	InGaN AlInGaP	将发三原色的三种小片封装在一起，构成白色LED
多个	多种光色的LED	InGaN、GaP AlInGaP	将遍布可见光区的多种光芯片封装在一起，构成白色LED

　　表一列出了目前白色LED的种类及其发光原理。目前已商品化的第一种产品为蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉，其最好的发光效率约为25流明/瓦，YAG多为日本日亚公司的进口，价格在2000元/公斤；第二种是日本住友电工亦开发出以ZnSe为材料的白光LED，不过发光效率较差。
　　从表中也可以看出某些种类的白色LED光源离不开四种荧光粉：即三基色稀土红、绿、蓝粉和石榴石结构的黄色粉，在未来较被看好的是三波长光，即以无机紫外光晶片加R.G.B三颜色荧光粉，用于封装LED白光，预计三波长白光LED今年有商品化的机机会。但此处三基色荧光粉的粒度要求比较小，稳定性要求也高，具体应用方面还在探索之中。
　　采用LED光源进行照明，首先取代耗电的白炽灯，然后逐步向整个照明市场进军，将会节约大量的电能。近期，白色LED已达到单颗用电超过1瓦，光输出25流明，也增大了它的实用性。表二和表三列出了白色LED的效能进展。
表 二 单 颗 白 色L ED 的 效 能 进展

年份	发光效能（流明/瓦）	备注
1998	5
1999	15	相若白炽灯
2001	25	相若卤钨灯
2005	50	估计

表三 长远发展目标

单颗白色LED
输入功率	10瓦
发光效能	100流明/瓦
输出光能	1000流明/瓦