近紫外LED激发三基色荧光粉合成白光的光学匹配性研究

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发光二极管(Light emitting diodes)又称固体光源,具有节能、环保、全固体化、寿命长等优点,是二十一世纪人类解决能源危机的重要途径之一,具有广阔的市场与应用前景。由于目前白光LED主要是由荧光粉发出的黄色荧光与LED的蓝光混合而成复合白光,其中缺少红色成分,因而这种复合白光的显色性差。随着近紫外LED芯片技术的不断发展,采用近紫外(380-410nm)LED激发三基色荧光粉实现白光已成为目前国际上LED领域研究的热点之一。因为视觉对近紫外光的不敏感性,这类白光的颜色主要由荧光粉决定,合成的白光颜色稳定,显色指数高,被认为是新一代白光LED照明的主流,因此,探索由近紫外LED激发三基色荧光粉实现白光的研究是一项有意义的工作。   本论文研究了荧光粉和近紫外LED的光学匹配关系,通过多次调节三基色荧光粉的不同配比,合成不同色温的白光。实验结果表明:   (1)由多功能光荧光系统测出的三基色荧光粉的激发光谱与激发源近紫外IED的发射光谱进行对比,发现荧光粉的激发光谱很好的覆盖了近紫外LED的发射光谱,三种荧光粉均可用近紫外LED的激发;当三基色荧光粉色坐标绘于CIE1931色度图上时,RGB三点所围成的三角形包含了白光色温范围和普朗克轨迹,从理论上证实了合成白光的可行性。   (2)通过荧光粉的不同配比,得到5组光线柔和、使人产生愉快、舒适感觉的中性色(CT:3300K-5300K)及5组接近自然光且使人精力集中的目光色(CT:>5300K),并将各组光源的照度绘于照度水平与光色舒适感的关系图上,从中发现这10组光源都处于舒适区范围内,是适合于照明用的白光。   (3)从十组合成的白光中,比较它们的显色指数和色温,得到了一组显色指数(Ra=87.1)明显高于目前主流的白光LED灯泡(蓝色LED+黄色荧光粉,Ra在70-80之间),且色温(CT=5621K)接近中午日光(CT=5400K)的最佳荧光粉配比,其红、绿、蓝荧光粉质量比为5:4.8:4。   以上结论可为白光LED灯泡的研制和生产提供依据和参考数据。  
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