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　　beat365中国在线体育LED白光照明光源研制pdf辨电子·撒W Journalof Vot．t5No．6Jun·2004 第15卷第6期2004年6月 Optoelectronics·Laser LED白光照明光源的研制+ 苗洪利一，王 进，王 晶，陈静波，孟继武 (中国海洋大学光学光电子实验室，青岛266071) 摘要：利用自制的YAG荧光粉封装白光发光二极管(w—I，ED)并组装成w—I。ED阅读灯。根据光度学原 理对w—I。ED灯、荧光灯及白炽灯的照明参量进行测试。结果表明：W—LED灯具有节能、超长寿命、工作 性能稳定和方向性好等显著优点。 关键词：白光发光二极管(w—I．ED)；色坐标；照度；阅读灯 2+．8 中图分类号：TN31 文献标识码：A 文章编号：1005—0086(2004)06—0657～03 LEDWhite Illuminator Develop Light MIAO Jin，WANGJing，CHENJing_bo，MENGJi—wu Hong—li’。。WANG and of 266071，China) China，Qingdao (OpticsOptoelectronicsLaboratory，OceanUniversity of dioOes(W-LED)wereYAGfluorescentmaterial Abstract：White—lightemitting preparedbyusing making oneselfandW-LED weremade．Variousilluminance oftheW-LED readinglamps parameters readinglamp fluorescentandincundescentaretestedbasedon resultsshowthatthe lamp lamp photometryprinciple．The W-LED have advantages，suchas ca- readinglamp many economizingenergy，longlifetime，steadyworking direction． pability，good diode(W-LED)；color Keywords：white—lightemitting coordinate；illuminance；readinglamp 照明’在同等光照下省电、稳定、长寿、无热。 1 引 言 2 实 验 白光发光二极管(W—LED)是一种固体发光元 件，由于其无热辐射和水银等有毒物质的污染，是新 采用固相法制备光转换荧光粉YAG：CeGd将 一代绿色环保能源[13；又由于其采用不同的荧光粉封 其涂敷在GaN管芯上固化，再用常规方法封装成W— mm 装时，可实现从暖白色到普通白色，冷白色直至日光 LED。将4只圣5w_LED一字排开并联，再串1 色的不同色温和不同色坐标的调整用于不同场合，被 只适当阻值的电阻限流，组成灯头。将灯头替换安装 认为是第4代照明光源，大有取代传统光源之势beat365中国在线体育。从 于荧光灯灯座上，形成了W—LED灯。 发光效率看，W-LED灯已达30～40 lm／W，远超过 测试所选荧光灯为深圳某公司最新研制的冷阴 白炽灯的光效(15lm／W)，正向荧光灯的光效(75 极荧光管灯，其灯头带反光碗及毛玻璃罩，采用4节 lm／W)逼近。专家预测，到2005年，W—LED灯的光 5号电池(6V)的直流电源供电。所选白炽灯同样是 效将达到50lm／W；到2010年，可达到100lm／ 4节5号电池直流供电。 WE2…。 将3种灯同时点亮，定时测试照度、电流。直到 本文测试了所研制的W-LED灯的光电参数，并各自的电池能量耗尽为止。 与荧光灯、自炽灯的光电参数进行了比较。研究结果 表明：用4只W—LED制成的W—LED灯比荧光灯、白 炽灯在性能上具有明显优势。特别用于直流电池类 定时对3种灯具的总电流和照度(灯头轴向20 收稿日期：2003—1卜07修订日期：2004—02—26 * 基金项目：国家自然科学基金资助项目；青岛市科技局资助项目(02—2一ki—yi-26) **E-mail：．edu．cn 万方数据 · · 光电子·澈光 2004年第15卷 658 如图1。其中，(a)光谱分布在全色光谱带中，呈现连 C111处)进行跟踪测量。测试3种灯具的光谱，利用各 自的光谱分布，依据色度学理论编程计算了其色坐 续谱，但蓝光成分较强，导致合成光色偏冷色调；(b) 标、色温及显色指数‘¨1。 光谱中某些波长强度较大，某些波长强度很小，类似 线状谱，而且红光成分的强度较弱，导致荧光灯呈冷 3结果与分析 白色；(c)光谱中橙红光成分较强，导致白炽灯呈暖 3．1 光度特性 色调。 利用荧光分光光度计分别测得3种灯具的光谱 根据3种灯具各自光谱分布图，利用色度学原理 Wavelength／nm Wavelength／nm Wavelength／nm (a)W-LEDlamp (b)Fluorescentlamp (c)Incandescentlamp 图1 3种阅读灯的光谱 ofthreesorts Fig．1Spectra readinglamp 间近100 编程计算的光度参数见表1。 h，荧光灯持续约15h，白炽灯仅6h即完全 熄灭。因此，W-LED灯比荧光灯、白炽灯显著节电。 表l 3种灯具光度参数 2)W—LED灯维持流明特性要明显优于2种。 Photometricofthethree Tab．1 parameter lamp Lamp c。10rcoordinates c010¨絮”玳”。co匕慧i0“ ×l／80日uIEj兰 从表1可以看出：W—LED灯的显色坐标(0．31， 瑚{鲁瑚扔瑚s珈m啪协啪；。如o 0．30)与标准白光(0．33，0．33)已经接近，所以W— LED的显色性是比较好的。况且，可通过调整荧光 图2 3种灯具照度衰减曲线 粉YAG的原料配比改变W—LED的显色性，进而实 Fig．2Attenuationcurveofilluminanee ofthreesorts reading 现偏冷色调或暖色调。色温和显色指数均已达到较 lamp 理想值，为取代现有照明光源奠定了良好的基础。 3．2照度及电流特性 采用6V电池电源持续供电时，其电流的持续衰 减与照度的持续衰减有着必然的联系。电流的大小 决定着照度的高低。同时点亮3种灯具，每隔2h进 行1次照度测量，将照度计的接收面垂直放在距灯头 轴向20 cm处，同时用万用表对电流测量。其衰减曲 Tim矾 线种灯具电流衰减曲线 Attenuationcurveofcurrent 由图可见：1)由于一般阅读所需要的照度值为 Fig．3 of threesorts 20～100 readinglamp lx【6j，而W—LED灯维持有效照度可持续时 万方数据 · · 第6期 苗洪利等：LED白光照明光源的研制 659 参考文献： 3)W—I。ED灯初始电流为86mA，由于4只LED并 mA，在LED的安全工作 联，每只工作最大电流21．5 Er-zhenWhiteLED sourcesforthe21“centu— [1]Wang light 电流20～30mA范围之内。而且W—LED阅读灯一 ofVacuum ry[J]．J 直工作在低温状态，由此可保证该灯的长寿命。4) (2)：20-24． 从初始照度值看，W—LED灯是荧光灯和白炽灯照度 illuminance--Arevolutionofsemicon— E2]LuShao—quan．LED 的2～3倍。当然W—LED灯的有效照射面积不及其 of and ductorEJ]．J Lamp 它2种灯，但对阅读已足够。从另一角度讲，用W— 26(4)：13-16． of LED灯阅读书籍时，既不影响他人休息，又安全 E33MengJi-wu，WangYan-xin,Wangding，etaf，Study whiteLEDs of conversion[J]J 方便。 bylight Chi． 4 结 论 nese) E4]Jin Wen，eta1．Re— 在光度学指标上，W—LED灯已基本达到白光照 Shang-zhong，WangDong—hui，Zhou on searchmeasurementof inLED spectrumparameters 明所需要的指标，显色指数82，色坐标(0．31，0．30)， [J]．J 625 色温5 K。从节能及寿命等指标看，W—LED是荧 13(8)：25-827．(inChinese) 光灯的6倍，是白炽灯的16倍。随着半导体芯片制 E53朱小清，等．光度测量技术及仪器[M]．北京：中国计量 造技术的提高和成本降低以及荧光粉的性能改善， 出版社，1992．128-148． W—LED灯的亮度还会进一步提高。因此，W—LED E6]姚启钧．光学教程[M]．北京：人民教育出版社，1981． 灯取代传统照明灯进人市场已不再遥远。人们正面 228．237． 临着照明领域的又一次。 作者简介： 苗洪利(1964一)，男，山东平度人，副教授，主要从事发光材料研究． 万方数据 LED白光照明光源的研制 作者： 苗洪利， 王进， 王晶， 陈静波， 孟继武 作者单位： 中国海洋大学光学光电子实验室,青岛,266071 刊名： 光电子·激光 英文刊名： JOURNAL OF OPTOELECTRONICS·LASER 年，卷(期)： 2004，15(6) 被引用次数： 11次 参考文献(6条Er-zhen White LED light sources for the 21st century 2002(02) 2.Lu Shao-quan LED illuminance-A revolution of semiconductor[期刊论文]-灯与照明G Ji-wu.Wang Yan-xin.Wang Jing Study of white LEDs by light conversion 2003(06) 4.Jin Shang-zhong.Wang Dong-hui.Zhou Wen Research on measurement of spectrum parameters in LED 2002(08) 5.朱小清 光度测量技术及仪器 1992 6.姚启钧 光学教程 1981 相似文献(4条) 1.期刊论文 刘景旺.LIU Jing-wang 用Ce3+:YVO4晶体荧光粉与蓝光LED制造自然白光LED -北华航天工业学院学报 2007,17(1) 本文报导了通过结合自行制备的掺铈钒酸钇晶体(Ce3+:YVO4)荧光粉与InGaN/GaN蓝光发光二极管(LED)结合而得的白光发光二极管(W-LED).在室温、 正向电压3.5V、正向电流20mA时W-LED的CIE色坐标为(0.32,0.37),接近纯白色(0.33,0.33). 2.期刊论文 王宇方.杨志坚.丁晓民.姚光庆.段洁菲.林建华.张国义 用InGaN蓝光LED与YAG荧光粉制造自然白光LED -高技术通讯2002,12(7) 报导了用国内自行研制的InGaN/GaN蓝光发光二极管(LED)与钇铝石榴石(YAG)荧光粉结合而得的白光发光二极管(W-LED).在室温,正向电压3.5V,正向 电流20mA时,W-LED轴向亮度为1cd,CIE色坐标为(0.31,0.38),接近纯白色(0.33,0.33). 3.期刊论文 唐英杰.王宇方.杨志坚.张国义 GaN基白光LED的研制与特性 -发光学报2001,22(z1) 本文报导了通过低压金属有机物化学气相沉积(MOCVD)的InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)与钇铝石榴石(YAG)荧光粉结合而得的白光发光二极 管(W-LED).在室温、正向电流20mA时,W-LED轴向亮度为170mcd,显色指数(CRI)达到82,色温(CCT)为7448K,CIE色坐标是(0.296,0.316),接近纯白色 (0.33,0.33).随着注入电流的增强,测量并探讨了白光LED的发射光谱与发光强度的变化. 4.学位论文 张志阳 白光LED用磷酸盐荧光粉的发光性能及应用研究 2008 由于白光发光二极管(W-LED)具有发光效率高，耗电量低，使用寿命长，绿色环保等优点，它将取代目前普遍使用的白炽灯和荧光灯，成为新一代照 明光源。目前beat365中国在线体育，最主要的主流技术是单芯片加荧光粉合成白光LED，根据芯片的种类不同，它又分为蓝光芯片加荧光粉技术和近紫外光芯片加红绿蓝 三基色荧光粉技术。寻找能被蓝光芯片(430-480 nm)或近紫外光芯片(380-410 nm)有效激发的荧光粉是研究白光LED用荧光粉的重点。随着半导体芯片研 究理论和技术的发展，提高了发射波长在近紫外．紫光区的芯片的效率，能够为荧光粉提供更高的激发能量，本论文的研究重点是：制备能被近紫外光 芯片有效激发的LED用荧光粉。 本论文从以下两方面开展研究工作：1、从新材料开发的角度，合成出可被400 nm左右的近紫外光有效激发的蓝绿色荧光粉和单一基质的白光荧光粉 ，并成功与近紫外芯片封装成荧光粉转换型LED；2、从基础研究的角度，通过以下各种光谱测试手段，例如：漫反射光谱，发射光谱(室温和低温)，荧 光寿命等来，系统研究了稀土离子Eu2+和Tb3+在卤磷酸钙和磷酸三钙体系的发光性能以及Eu2+到Tb3+的能量传递机理。本学位论文分5章撰写。 第一章首先介绍了发光材料的定义和分类、光致发光的机理和基本概念、稀土发光材料的应用以及稀土离子的发光原理及特性；然后简述了白光 LED的工作原理、实现方式、优点和应用以及自光LED用荧光粉研究现状；最后提出了本文的研究目标，即寻找适合于～400 nm近紫外光激发光转换型 LED用的稀土荧光粉。 第二章，首先主要介绍了制备荧光粉所需要的主要试剂、制备工艺、合成设备以及测试仪器；然后又简述了LED的制备工艺过程和测试条件。 第三章，我们通过高温固相法合成了一系列Eu2+和Tb3+共掺杂的氯磷酸钙蓝绿色荧光粉以及Eu2+、Tb3+和Mn2+共掺的的氯磷酸钙白光荧光粉。我们 首次观察到了氯磷酸钙基质中从Eu2+到Tb3+的能量传递，并研究了其能量传递的机理，把它归属为交换作用诱导的共振非辐射能量传递和温度主导的声 子辅助的非辐射能量传递的结合；我们还同时观察到了Eu2+到Tb3+的能量传递以及Eu2+到Mn2+的能量传递，并探讨了Eu2+、Tb3+和Mn2+三种离子的浓度 对白光荧光粉的色坐标的影响，得到了一系列具有高显色指数和低色温的单一基质白光荧光粉。 第四章，我们通过高温固相法合成了一系列Eu2+单掺杂磷酸三钙体系(α-Ca3(PO4)2，β-Ca3(PO4)2和Ca10Na(Li，K)(PO4)7)荧光粉以及Eu2+和 Tb3+共掺杂七磷酸十钙钠(钾，锂)荧光粉beat365中国在线体育。首先，我们系统地研究了Eu2+在β-磷酸三钙体系(β-Ca3(PO4，)2和Ca10Na(Li，K)(PO4)7)中的发光性能并 分析了β-磷酸三钙体系中Eu2+的格位占据情况；我们首次观察到七磷酸十钙钠(钾，锂)基质中从Eu2+到Tb3+的能量传递，并初步探索了其机理；最后 ，我们探讨了Eu2+在α-磷酸三钙中发光性能，寻找到了适合近紫外光激发的荧光粉的最优浓度。 第五章，我们利用佛山国星光电科技股份有限公司的设备对所制备的卤磷酸盐和磷酸盐荧光粉进行了LED封装实验，制备了4个由单一卤磷酸盐荧光 粉封装的具有较低色温、较高显色指数的白光LED和4个由卤磷酸盐和磷酸盐荧光粉封装的明亮的蓝绿光LED。并且测试了这些LED的各项技术指标如色坐 标值、色温和显色指数等。 引证文献(11条) 1.丁鹏飞.潘建根.沈海平.王万良 大功率LED全自动分拣机的设计[期刊论文]-照明工程学报 2008(1) 2.陈都.陈朝 白光LED用YAG:Ce3+荧光粉的增红[期刊论文]-厦门大学学报（自然科学版） Yan-hui.HAN Jun.DENG Jun.SHEN Guang-di Effects of growth interruption on the properties of InGaN/GaN MQWs grown by MOCVD [期刊论文]-光电子快 报（英文版） 2007(1) 4.牛南辉.王怀兵.刘建平.刘乃鑫.邢燕辉.韩军.邓军.沈光地 生长停顿改善MOCVD生长InGaN/GaN多量子阱的特性 [期刊论文]-光电子·激光 2007(4) 5.王晶.王进.陈静波.吴常玉 白光LED色度特性研究[期刊论文]-光电子·激光 2006(7) 6.牛南辉.王怀兵.刘建平.刘乃鑫.邢燕辉.韩军.邓军.郭霞.沈光地 InGaN/GaN多量子阱蓝光LED的p-GaN盖层的 MOCVD生长研究 [期刊论文]-光电子·激光 2006(5) 7.李树强.夏伟.马德营.张新.徐现刚.蒋民华 PIN结构发光二极管反向击穿特性分析 [期刊论文]-光电子·激光 2006(4) 8.吴慧颖.钱可元.胡飞.罗毅 倒装大功率白光LED热场分析与测试[期刊论文]-光电子·激光 2005(5) 9.陈驰 太阳能半导体照明系统的设计与研究[学位论文]硕士 2005 10.陈仙玲 UV-LED用SrO-B,2O,3-P,2O,5：Eu2+荧光粉的制备与发光性能的研究 [学位论文]硕士 2005 11.王进 光转换白光LED研究[学位论文]硕士 2005 本文链接：/Periodical_gdzjg200406007.aspx 授权使用：广东工业大学图书馆(gdgydxtsg)，授权号：c1c24855-c2bc-494c-81ec-9de9012f3323 下载时间：2010年9月6日

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