幼儿园灯具教室灯？若何提升白光LED光效？有哪些解决方案？

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若何提升白光led光效？有哪些解决方案？

2022-09-18    

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　　1、蓝光芯片型白光LED提升光效

　　a) 提升内量子效率 在有源区发生更多的蓝光并削减蓝光输出时的吸收,随着外延生长手艺和多量子阱结构的生长,超高亮度发光二极管的内量子效率已有了异常大的改善,蓝光LED已达90%以上;

　　b) 提升光提取效率  接纳倒装结构阻止正装结构的电极和金线遮挡光;平衡解决透明导电膜吸光与扩散电流的矛盾;底部反射层使蓝光向正面出光偏向反射;外面图型化或外面粗拙化手艺阻止因折射率差异大导致的发光被过多全反射等;靠近芯片折射率的封装质料;

　　c) 提升荧光粉光致发光转换的外量子效率 研发光致发光转换效率高的荧光粉质料及配比; 

　　d) 提升封装的光出射效率 封装质料的折射率高有利于芯片出光的提取率,但也会使与空气折射率差异增大;对于平面型封装,导致与空气界面之间的向内全反射增大,从而又使出光率减小,因此,在平面型封装之上可思量再加一层折射率过渡的二次透明封装层;此外,对于非平面型封装,改善荧光粉涂层厚度和形状以及封装结构形状,阻止因折射率差异大所导致的出射光被过多全反射。

　　蓝光芯片型白光LED的最高光效主要由四部门所限:

　　①蓝光的内量子效率估量不跨越90%(较高温影响下,而小功率常温可达95%左右);

　　②外延层的光提取效率估量不跨越85%(正装结构和垂直结构其GaN与硅胶或环氧树脂的质料折射率决议的全反射角约42°;倒装结构其GaN与Al₂O₃的全反射临界角约46°;举行图型优化等处置后估量不会跨越75°);

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　　③蓝光转换为白光的最高量子效率估量不跨越70%(视奏效率最高的为无消耗单光谱555nm绿光,蓝光所有转换至555nm单色绿光的光致发光效率不跨越78%);

　　④荧光粉层白光出射球型封装的效率不跨越95%(平面封装出射率将可能更低得多,这一项人们平时关注较少,由于光从硅胶或环氧树脂出射至空气的全反射临界角仅约为42°)。

　　这四部门相乘的综合光效率估量不跨越50%;也就是说蓝光芯片型白光LED的光效不会跨越340Lm/W左右。

　　据报道,现在全球最高光效的白光LED是美国CREE公司2022年3月宣称303Lm/W。已靠近本文上面剖析预计的白光LED光效的极限。

　　美国CREE公司实验室碳化硅衬底白光LED光效希望

　　我国现在国产化的LED光效也已逐步遇上国际先进水平。多年前,我国南昌大学团队接纳在硅晶片上预先栅格化刻蚀来缓解生长GaN后降温历程中热匹配差异大造成的龟裂和位错缺陷,通过特殊措施改善MOCVD装备要害部件“密布输气管”来改善GaN生长的平均性等等自主专利手艺,突破了硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管的要害手艺,成为继日美之后第三个掌握蓝光LED自主知识产权手艺的国家。打破了日本蓝宝石衬底、美国碳化硅衬底耐久垄断国际LED照明焦点手艺的事态,与日美手艺形玉成球三足鼎力之势。据国家半导体照明工程研发及产业同盟宣布的《2022中国半导体照明产业生长蓝皮书》数据:“2022年我国产业化白光LED光效水平到达180Lm/W,硅基黄光(565nm@20A/cm²)电光转换效率24.3%,硅基绿光(520nm@20A/cm²)电光转换效率41.6%”。这是值得可喜的,但在半导体集成电路产业8寸、12寸等主流大尺寸硅晶片要想大规模应用于LED照明产业,在现在主流仍为6寸以下小尺寸蓝宝石衬底在LED照明产业链已形成了先发优势的情形下,硅晶片自己的工艺成熟和低成本优势反而施展不出来。预计还需守候封装装备等产业链升级到接纳6寸以上衬底成为主流时,硅基LED的大批量需求才将会不停地回归其原本就具有的比蓝宝石和氮化镓衬底工艺成本低许多的优势,这时硅基LED应用市场远景就异常灼烁晰。

　　2、RGB型白光LED提升光效

　　早期由于红光,稀奇是绿光LED的光效不高,以是由三个红绿蓝的LED组成的RGB型只限于显示或装饰照明用途,随着绿光LED光效的逐步提升,RGB型白光LED进入适用化照明。RGB型白光LED的主要优点是:首先,不需荧光粉来转换光,单这一点从理论上来说就可削减蓝光芯片型白光LED中至少20-30%的光致发光能量转换损失;其次,可利便调治色温顺颜色,这在智能智慧照明应用中很主要。然则RGB型白光LED其主要瑕玷是绿光LED的光效仍不高,导致总的发光效率现在比蓝光芯片型白光LED低较多;另RGB三个LED需严酷选配光度和色度漫衍,使红绿蓝三个LED所发光的光色漫衍曲线应该平滑完全一致且投射偏向一致,否则在差异距离和偏向上的光度和色度不平均性严重;另有需要红绿蓝三种LED的三套供电系统,使驱动电路庞大化、成本增添。

　　3、紫外芯片型白光LED提升光效

　　光度和色度漫衍不平均是蓝光芯片型白光LED和RGB型白光LED一定存在的固有缺陷,只是水平差异而已。由于人眼对紫外线没有感知,行使紫外LED芯片发出的紫外线被封装涂层中的红绿蓝三基色荧光粉吸收并转换成白光,以是紫外芯片型白光LED与传统荧光灯一样都不存在色度漫衍不平均问题,光度平均性也比蓝光芯片型和RGB型要好得多,这是其最大的优点。紫外线芯片型白光LED的主要瑕玷是,一样平常来说在荧光粉光致发光转换出的光谱包络与蓝光型白光的延续光谱相似情形下,紫外线芯片型白光LED的发光效率比蓝光芯片型要更低,其紫外线波长越短,转换效率就越低(254nm紫外线下的荧光粉光转换效率不跨越50%),且制作难度成倍地增添,以是从理论上来说照明不能能使用短波紫外线芯片来制作白光LED。此外,还需研发针对长波紫外线引发的高效荧光粉。而且笔者建议其荧光粉转换后发射的光谱应像节能荧光灯的三基色那样红绿蓝三色形成星散状的不延续光谱,各自为窄光谱,绿色波峰还应靠近光效最高的555nm,这样的绿光搭配红蓝光后就可能容易跨越340 Lm/W的蓝光芯片型白光LED的极限光效。固然纵然荧光粉能做到这样,不改善现在LED芯片的发光波长半宽度太宽的现状,不能象传统荧光灯中低气压放电发生的254nm事情紫外线其异常窄的波长半宽度去配合荧光粉,其效果可能仍然不太佳。

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