白光LED用YAG黃色熒光粉實用中發射光譜的測量方法
上傳人:LEDth/整理 上傳時間: 2015-02-27 瀏覽次數: 24 |
作者 | 徐艷芳/張國生/李路海/丁瑩琨 |
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單位 | 北京印刷學院印刷與包裝工程學院 |
分類號 | TN104.3 |
發表刊物 | 光譜學與光譜分析 |
發布時間 | 2013年7月 |
引言
發光二極管LED(1ight-emitting diode)作為新型照明光源正逐步取代傳統光源。目前主要有兩種技術途徑來實現白光LED:一是通過紅、綠、藍(RGB)三基色LED芯片混光獲得白光;另一是通過紫外或藍光芯片激發熒光粉發光實現白光。其中,利用藍光LED芯片配合黃色熒光粉產生白光的技術最為可靠,并成為主導。其原因在于白光LED所需的藍光LED芯片已經量產,質量穩定,且易于獲取。LED芯片發出的藍光激發黃色熒光粉發射黃光,黃光與剩余的藍光即混合為白色。常用的黃色熒光粉為釔鋁石榴石Y3Als0·z:Ce,Gd3+(簡稱YAG)稀土熒光粉,其發光性能對最終LED混合白光的光度和色度特性具有重要影響,成為白光LED制備的關鍵所在。
因YAG所發的黃光與激發藍光在480nm附近存在著交疊區域,所以不能從混合光中直接測得YAG的準確發光特性。目前,在YAG熒光粉的性能研究中,要么使用熒光光譜儀或雙分光式測試系統,要么以混合白光的性能來反映熒光粉的性能和作用。
熒光光譜儀可測量等能量單色波長激發光下熒光粉的發射光譜,但不同波長的激發光所激發的熒光光譜強度和分布是不同的,因此,并不能反映實際激發光譜條件下熒光粉的總體發光情況。雙分光式測試系統測量的是不同波長激發光下熒光的發光積分,但需要結合實用激發光的光譜能量分布,才鏈獲得實際的被激發射光譜。
在材料開發實踐中,若能直接針對應用條件下的熒光粉發光特性進行快捷的測量,無疑會對研究過程帶來極大的便捷。杭州遠方光電科技有限責任公司的儀器專利技術中,即實現了這一設計理念。他們基于實用藍光激發下的混合光譜,采用光譜分解的方法,將黃色熒光粉的發射光譜分解了出來。但在該技術中,使用了窄帶濾光片對激發藍光進行了濾波,相當于縮小了激發藍光的波譜范圍,從而也減少了與被激發射黃光的光譜交疊,與實用中的激發藍光條件存在差異。另外,其后的發射光譜分解中采用了簡單的比例系數處理,相當于認定熒光粉對不同波長激發光具有相同的響應靈敏度,而這與熒光粉的實際情況也是不一致的。
本文針對實際需求,建立了在實用激發光條件下,由測量的混合光譜中,采用擬合、優化等數學處理技術,分離出熒光粉發射光譜的方法。該方法能夠貼合實際,真正反映實用條件下黃色熒光粉的發光特性。
1實驗部分
1.1材料
實驗選用的LED芯片為氮化銦鎵(InGaN),其輻射光譜分布如圖l中的左側曲線所示。黃色熒光粉為YAG:Ce,其在藍光激發下的混合光譜如圖l中右側曲線所示。
從圖1看到,激發藍光的峰值波長在450nrn左右,波長范圍近100nm,長波端消失于530nn處。黃色熒光粉被激發射的光譜峰位在550~560NITI之間,波長范圍較寬。激發藍光與熒光粉發射光譜在480nn周圍區域產生交疊。
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