可调色温、显指的白光大功率LED封装技术分析

蓝光LED的问世，利用荧光体与蓝光LED的组合，就可轻易获得白光LED，这是行业中最成熟的一种白光封装方式。目前白光LED已成为照明光源，一般家用照明已成为现实。目前传统白光大功率产品是采用蓝光晶片激发单一黄色荧光粉，其缺点是显色性较差；为提高显色性，通常在黄色荧光粉中添加红色荧光粉增加光谱中红色成分，其缺点是由于红色荧光粉的转换效率低，致使整体白光发光效率降低。雷曼光电一直致力与提高显色指数、发光效率及控制色温的技术开发。

　　一、技术构思

　　为提高白光大功率产品的显色性并获得较高的整体发光效率，我司采用一颗大功率蓝光晶片、一颗中功率红光晶片和一颗小功率黄光晶片集成封装并采用荧光粉激发方式得到高光通量、高显色性的白光LED，其封装结构如下图：

图1 白光LED封装结构

　　如上图1在水平大功率基板上分别固一颗大功率蓝光、中功率黄光以及小功率红光，三颗晶片分别采用三条电流回路，再在其表面封装荧光胶，蓝光晶片激发荧光胶产生色温在6000K左右的正白光，通过控制黄光晶片的电流从而实现白光色温可调；通过控制红光晶片的电流从而实现白光显指可调。

　　二、技术原理分析

　 传统白光光谱由蓝光加黄光光谱组成，如图2所示：

图2

　 为提高白光产品的显色指数，目前行业内普遍通过在黄色荧光粉内加入红色荧光粉的方法，其光谱图如图3所示：

图3

　　由于红色荧光粉材质多为氮化物或硅酸盐，其激发效率往往偏低其老化衰减较大。

　　采用红光晶片提升显指，红光本身对黄色荧光粉无影响及其本身亦不牵涉到激发效率问题，故可以实现显指的大幅提升及对产品的发光效率和老化衰减没有损失，如图4所示：

图4

　　三、实测产品数据分析

　 表1-1 红色或黄色芯片驱动电流变动对

　　整个器件亮度影响表(白色芯片驱动电流为350mA)

　　如上表1-1所示，红光、黄光分别电流可调范围在0~50mA之间，分别点亮红、黄光，整颗LED器件亮度均由提升且黄光导致的亮度提升高与红光，由此可分析出黄光晶片对提升产品的发光效率有较大帮助。

图5

　　如上图5所示，通过改变红色晶片的电流，白光大功率LED产品的光谱图发生了明显的变化，红色光谱部分逐渐增强，从而使白光大功率产品的显指得到提升，结合表1-1，此时发光效率亦有明显提升，该技术从根本上回避了黄色荧光粉内添加红色荧光粉以提高显指而导致的发光效率下降的问题。

图6

　　如上图6所示，通过改变黄色晶片的电流，白光大功率LED产品的光谱图发生了明显的变化，黄色光谱部分逐渐增强，从而使白光大功率产品的色温实现可调，结合表1-1，此时发光效率亦有明显提升，该技术从根本上回避了黄色荧光粉制作不同色温白光而导致的发光效率下降的问题。

　　四、总结

　　通过新型技术采用红光及黄光晶片分别的电流控制从而达到了提高显指及可控色温的效果，并且回避了为提高显指而牺牲发光效率的问题。通过对红色晶片的电流控制，显色指数最高可以做到97，但应用时需平衡好显指与色坐标的关系，避免因为红色光谱增加较多导致的整体色坐标红漂的现象。

　　随着白光LED在照明上的应用，客户需求也不断提高，我们必须不断创新，提升我们的产品性能改善我们的工艺，尽可能满足客户需求。要做出高性能的白光LED产品，先进的产品设计开发直接影响着白光LED衰减和品质，因此，好的设计加上最佳的搭配，再加上雷曼特有的制造工艺的配合是做好白光的技术关键所在。对雷曼人来说我们必须充分发挥自身优势，不断努力，加大研发，开发出更加适合客户要求的产品，为国家的半导体照明节能产业做出贡献。