白光LED灯快速衰减的原因是什么?
2016-6-24 17:02:42
    引起白光LED灯快速衰减的主要原因,是蓝光LED芯片的衰减还是荧光粉衰减,到现在目前LED灯饰行业还没有一个准确的说法。围绕“白光LED灯快速衰减的原因是什么?”进行以下几个实验。有人使用同样的蓝宝石衬底GaN基蓝光LED芯片、支架、环氧树脂封装材料,制成Ø5mm支架式蓝光LED灯和白光LED灯,然后比较两组器件长期工作后的光通量衰减情况。测试仪器都一样。结果白光LED比蓝光LED的光通量衰减要快(如下图1)。由于两组器件的差别在与白光LED灯的封装中添加荧光粉,人们很自然就会想到是否因为荧光粉衰减而导致白光LED灯的衰减加速。

白光LED灯和蓝光LED灯衰减的比较 欧博莱特

白光LED灯和蓝光LED灯衰减的比较 图1

    如果是荧光粉衰减,那么必然会出现由荧光粉激发出的波长峰值为570nm的黄绿光衰减,从而导致白光LED灯色度坐标想蓝色调方向变化,即色度坐标值减少。经过测试,实际结果却表明白光LED灯的色坐标反而向黄色调方向变化。因此,可以认为荧光粉不是造成白光衰减加速的主要因素。与普通LED对比,蓝光、白光LED灯的区别在于发光的波长较短,环氧树脂在吸收短波长的光辐射后会氧化,从而形成色团。另外环氧树脂还会受热而变化,从个别称为“黄变”,导致短波长的光穿透率下降。这种现象对红色LED灯不构成影响,但对蓝、白光LED灯影响较大,这就是蓝、白光LED灯衰减较快的重要原因之一。

    将白光LED灯的芯片上涂一层薄荧光粉,然后分析比较两个器件的光线在器件内部的行程,就会发现蓝光LED灯的光线直接透光环氧树脂射出,而白光LED灯由于表面存在荧光粉层,一部分光线直接射出,一部分光线射向荧光粉颗粒。荧光粉颗粒除了将部分蓝光转换为黄光之外,由于光线还有各向同行的散射作用,所以造成荧光粉层附近的短波长光辐射和热量高度集中,这样荧光粉层附近的环氧树脂更容易发生“黄变”。这对白光LED灯的衰减造成一定的影响,如下图2。

光的各向同性散射的影响

光的各向同性散射的影响 图2

    根据实验:选用同一蓝光芯片与不同的荧光粉。选用的荧光粉激发光谱峰值波长为460±5nm,由于稀土掺杂不同导致发射波长有540nm、550nm、560nm三种。三种不同发射波长的光通量随时间的变化情况如下图3。

三种不同发射波长的光通量随时间的变化 欧博莱特

三种不同发射波长的光通量随时间的变化 图3
    从上图3中可以发现,发射波长是560nm时衰减比较少,得出用同一种蓝光芯片激发不同杂质的荧光粉,将导致发射不同黄光波长,因此混合而成的白光也有不同的衰减。说明荧光粉衰减是主导因素。

从上面几个实验中可以看出白光LED灯快速衰减有多种原因,要根据不同实际情况进行分析,实验去证明。不能单凭直觉或者类似说法,要根据实际实验数据分析结果。


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