白光LED显色指数、结温特性的研究分析

摘要

目前广泛使用且技术较成熟的白光LED的实现技术是LED蓝光芯片激发YAG黄色荧光的方式，它是利用LED蓝光芯片辐射的蓝光激发YAG黄色荧光粉，余下的蓝光辐射和YAG荧光粉受激发射的黄光混合成白光。但是，YAG黄色荧光粉的荧光光谱的宽度有限，缺少红光成分，最终造成此种类型的白光LED的显色指数较低，难以应用于对光源的显色性要求较高的领域，因此增加白光LED辐射光谱的红光成分，提高其显色指数显得尤为重要。
　　 本文的主要内容在于提高大功率白光LED的显色指数，通过在传统白光LED的制备方法即LED蓝光芯片激发YAG黄色荧光粉的基础之上，引入红色有机材料，采用将红色有机材料Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)、MEHPPV分别与YAG黄色荧光粉混合点粉或分层点粉的方法，增加白光LED辐射光谱中的红光成分，并对其电流、结温特性进行了研究分析。本文的主要研究内容包括以下内容:
　　 利用蓝光LED芯片激发Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)与YAG的混合荧光粉的方法制备了新型白光LED，研究了随着Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)浓度的增加白光LED光谱特性的变化，当Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)的混合浓度为1.5％时，白光LED的显色指数达到83.2，效率相对于浓度为0％时，下降了约20％。而且研究了结温对于一体化封装的该新型白光LED发光特性的影响，结果表明:高显色LED的结温从30℃上升到130℃的过程中，芯片的蓝光辐射出现了较大幅度的减少，共降低了27.73％，随之也导致无机荧光粉YAG和有机磷光材料Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)共同所发光的合成波峰的衰减，而且其发光效率出现了大幅度的降低，共衰减了31.76％，但是其显色性没有明显的变化。
　　 采用在LED芯片上涂敷红色有机磷光材料Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)粉胶层，然后点YAG粉胶层的方法来研究白光LED的发光光谱，并提高其显色指数，其中Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)与YAG的质量分数比分别为0％、2％、3％、4％。结果表明，随着Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)质量分数的增加，光谱特征发生了明显的变化，显色指数得到了提高，当其质量分数为2％时，显色指数高达85，而且研究了白光LED的工作电流的变化对其发光特性的影响，并从理论上分析了随着电流的增加，样品的光通量逐渐增加、发光效率逐渐衰减的原因。
　　 通过在传统白光LED的YAG粉胶层之上分别点0.0mg、1.0mg、3.0mg、4.0mg、5.5mg的Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)四氢呋喃溶液，从而制备了0、1、2、3、4号白光LED样品，并对白光LED激发磷光材料Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)的光谱特性进行分析。结果表明:传统白光LED能够激发Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)材料，且随着该材料含量的增加，荧光体的光谱强度衰减了，且出现了红移，样品的发光效率和显色指数均出现了先增加后降低的现象，因此，合理的调节的Ru(dtb-bpy)3·2(PF6)材料的含量可获得发光效率和显色指数都比较高的样品。
　　 通过在LED芯片上涂敷有机材料MPPV粉胶层，然后点YAG粉胶层的方法来研究白光LED的发光光谱，并提高其显色指数，其中MPPV与YAG的质量分数比分别为0％、1％、4％、6％。结果表明，随着MPPV质量分数的增加，光谱中红光区域峰值逐渐增加，当其质量分数为4％时，出现了明显的红光区域峰值，显色指数高达88，而且通过显色指数的标准计算方法、对照8个标准试验色及其对应的特殊显色指数，分析研究了MPPV能够大幅度提高白光LED显色指数的原因。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 白光LED的发光原理和发展概况

1．2．1 LED的发光原理及其结构

1．2．2 白光LED的发展与现状

1．3 白光LED的实现形式以及LED应用优点的详细介绍

1．3．1 白光LED的实现形式

1．3．2 LED应用优点的介绍

1．4 LED的应用范围及国内市场前景

1．4．1 LED的应用范围

1．4．2 国内LED产业的市场前景

1．5 选题的目的、意义以及主要研究内容

2 LED的制备工艺、及相关设备

2．1 LED芯片结构

2．1．1 LED单电极芯片

2．1．2 LED双电极芯片

2．2 LED衬底材料种类介绍

2．2．1 蓝宝石材料衬底

2．2．2 硅材料衬底

2．2．3 碳化硅材料衬底

2．3 大功率白光LED的封装工艺流程

2．4 实验所用材料以及相关设备介绍

2．4．1 实验所用材料介绍

2．4．2 实验用设备介绍

3 结温对LED光谱特性的影响研究

3．1 LED结温的介绍

3．2 LED结温的测量方法

3．2．1 红外热成像法

3．2．2 光谱法

3．2．3 蓝白比法

3．2．4 管脚温度法

3．2．5 小电流K系数

3．3 LED结温特性研究分分析

3．3．1 实验

3．3．2 实验结果分析与讨论

3．3．3 结论

4．光源显色性

4．1 光源显色性的介绍

4．2 光源显色性的定义和影响它的因素

4．2．1 光源显色性的定义

4．2．2 影响光源显色性的因素

5 研究内容

5．1 磷光材料对白光LED发光特性的影响研究

5．1．1 实验

5．1．2 实验结果分析与讨论

5．1．3 结论

5．2 新型白光LED光谱特性研究

5．2．1 实验

5．2．2 实验结果分析与讨论

5．2．3 结论

5．3 基于新型磷光材料Ru(dtb-bpy)3-2(PF6)的白光LED显色指数

5．3．1 实验

5．3．2 实验结果分析与讨论

5．3．3 结论

5．4 分层点粉型白光LED及其电流特性分析

5．4．1 实验

5．4．2 实验结果分析与讨论

5．4．3 结论

5．5 高显色白光LED的制备与研究分析

5．5．1 实验

5．5．2 实验结果分析与讨论

5．5．3 结论

6 结论

7 展望

致谢

参考文献

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攻读学位期间参加的科研项目

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