白光LED的光色品质调制研究
在照明领域，新一代固态照明光源(SSL)：LED，因为其低能耗，高发光效率，寿命长，体积小，色彩丰富，耐久性强，无汞污染，价格便宜等已成为研究热点。在过去的十年里，白光LED的不断发展逐渐取代了传统的白炽灯、荧光灯。照明光源可应用于医院、博物馆、植物育种、智能道路照明、室内照明、城市景观照明等多种对色彩敏感的应用领域，不同应用地方下LED的发光效率、色温、显色指数等光学参变量也会有不同标准。所以选择具有优良可靠性，热稳定性和可调LED的光色品质是封装白光LED的关键。 传统的高温固相法，在本文中用于制备硅酸盐类荧光粉，并对比分析了两种粉的热稳定性和可靠性以及在封装LEDs器件中的应用差异。通过3014器件的色度坐标非线性分布规律，拟合得出了任意质量比的复合荧光粉对应的色度坐标与色温，并对其进行了实验检验证和理论辨析，主要探究结果如下： （1）Ca0.2Sr2.73SiO5:0.07Eu2+和Ba0.2Sr2.73SiO5:0.07Eu2+荧光粉采用传统的高温固态法制备得到。对样品进行了X射线衍射、能量色散谱、扫描电子显微镜以及变温发射光谱测试。晶体平均粒径约为15μm。将BSSO(或CSSO)与LuAG:Ce3+荧光粉混合封装的LED表现出在2500K~5000K色温范围内的白光，发光效率最高能够为153lm/W。 （2）在变温发射光谱试验中，CSSO荧光粉的发射光谱强度分别降低到97.8%、88.86%、78.4%、59.2%，与CSSO荧光粉相比，BSSO荧光粉在323k、373K、423K和473K下的发射强度分别提高了1.83%、6.14%、6.51%和2.18%。在冷热冲击、加热水解反应、高温高湿加速老化试验中，晶粒表面腐蚀逐渐严重。在老化试验中，与CSSO相比，BSSO的发射强度分别提高了11.24%、40.54%和20.52%。结果表明，与CSSO荧光粉相比，BSSO荧光粉在不利的外部环境下具有更高的可靠性和热稳定性。 （3）实验组中采用不同质量比的LuAG:Ce3+和CaAlSiN3:Eu2+混合荧光粉封装3014器件，随着G：R比例的增大，3014器件的色温范围可以从2500K的暖光到8000K左右的冷光，色温覆盖范围较大，发光效率数值出现先升高再降低的现象，在G：R=18:1时达到最高值144lm/W，发光效率最低为107lm/W，显色指数大于88。 （4）实验组中通过拟合不同质量比3014器件色度坐标，每种质量比的器件色度坐标分布特点都符合一元二次方程：y=ax2+bx1+c(alt;0,bgt;0,clt;0)。经过实验色温与拟合色温的对比可得：G：R=10:1具有2K的色温差。对不同质量比方程对应的三个系数a、b、c分别进行第二次数据拟合，也满足一元二次曲线方程，这就是最终得到的数学模型。5组具体实验对其进行验证，验证组结果表明：色度坐标拟合规律与实验组中的是相似的，拟合方程与黑体辐射线有唯一交点，依然符合一元二次方程特点，而且方程的拟合度高于99%，经过验证组与拟合色温之间的差值对比，两者色温差最大为173K，最小为5K，平均差值为77K，平均相对误差为2.567%。相邻质量比对应的色温差在1000K左右，3014器件的色温跨度可以从2000K的暖白光到7000K的冷白光。显然，当G:R为12:1时，对应的色温差是15K，3014器件的色温为3375K，当色温差为最大556K时对应的质量比为16:1，3014器件的色温为6726K，说明与高色温冷白光的3014器件相比，该色度坐标非线性数学模型更适合低色温白光3014器件，与实验组拟合的结果一致。
白光LEDs;光电性能;光色品质;硅酸盐类荧光粉;高温固相法
上海应用技术大学
硕士
材料化学工程
张灿云
2020
中文
TQ422;TN312.8
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）