【導讀】LED技術的不斷發展，人們對LED光源的需求也也逐漸增多。光源在照明燈具中對顯色指數有著嚴格的要求，由于白光技術在顯色方面的不成熟制約了LED光源的發展。如何提高LED照明的顯色指數成為新一代照明方案研究的熱點，本文就這一課題提出了解決方案并加以解析。
白光為復合光，通過三棱鏡就很容易的分解出白光中所包含的各種顏色的光。而LED是一種色譜較為全面的光源，這種廣色域的特點為LED照明產品的高顯色性奠定了理論基礎。
光是一種具有波粒二相性的物質，這種物質包含了波的特性有包含了粒子的特性，使之具有較強的復合特點，所以從光的本質上和LED的特性上來講，使LED成為高品質照明光源成為可能。
當前白光LED技術，主要采用藍光芯片覆涂熒光粉的制作工藝，這種技術由日亞公司開發，從一定意義上沿襲了熒光燈管的發光原理，這種技術由于紅光和綠光成分的缺少，使之先天性上就存在著對顯色指數不足的缺陷，目前為彌補這種缺陷，熒光粉技術成為產業內主攻方向。
藍色芯片涂覆熒光粉制造白光技術，這種技術在原理上是可以產生效果較好的白光，但是在使用過程中由于對環境的適應能力較弱，造成理論與實際產品的差異，這種差異的產生很大程度上是因為LED熱積溫對熒光粉的影響而產生的。
我們都有這樣的經驗，大功率白光LED隨著工作時間的推移，熱的產生和熱的散失逐步達到平衡狀態，這個平衡狀態的溫度越高，對于使用同一種類型熒光粉的白光LED影響越大，下圖為溫度對熒光粉發光性能的影響；
圖1
由上圖可以看出，隨著LED溫度的不斷上升，熒光粉活性將大幅降低（華氏度/攝氏度轉換公式為：攝氏度=5/9*(華氏度-32)，在100華氏度時熒光粉的活性較佳，但是在250華氏度（即120攝氏度）左右熒光粉的活性基本喪失已盡。溫度在影響熒光粉的活性的同時，也對熒光粉所激發的光波波長產生一定的影響，下圖是溫度對熒光粉的發光波長的影響。
圖2
由上圖可以看出隨著LED溫度的上升，熒光粉活性在逐漸失活的同時，熒光粉所發出光的波長也隨著發生偏移，這個偏移是紅偏移，即熒光粉發光波長朝著紅色波長偏移；這個現象好像說明隨著溫度的上升，白色LED的顯色性應該好一些，而實際上是降低，貌似是矛盾的問題？這種現象的本質是熒光粉向紅色波長的偏移量，小于熒光粉的失活量，即熒光粉在高溫狀態下所激發出來的紅色光不足以彌補混成所損失的紅光，所以表現為溫度的升高LED的顯色指數還是下降的，與白光LED隨著溫度升高而顯色指數下降是相符的。由以上分析可以得出，提升熒光粉白光LED的顯色指數，首要的手段是降低LED的節溫，其次是提高熒光粉對高溫的適應能力。第三即采用色彩補償技術，采用紅光或者琥珀色LED對顯色指數進行補償。
在降低LED節溫方面，最有效的手段是設計散熱性能較高的LED封裝方式，這是我國LED產業近期內能夠在LED知識產權上取得重大進展的方向之一，由于LED是一種低電壓的電子產品，在電性安全上要求較為寬松，所以可以采用的導熱基板材料較多，而我們產業目前對此研究較少，造成屢屢觸犯國外知識產權糾紛。
提高熒光粉穩定性，是白光LED技術的主流，在這個方面我國目前技術力量較為薄弱，短期內不能獲得突破進展，對于我國大多數企業來講尋求這方面的突破是困難的。
色彩補償技術是一種彌補因色彩缺失造成LED顯色指數降低的一種技術手段，這種技術手段從原理上來講是可行的，但是在實際應用中，面臨著混光條件技術手段的嚴格制約，所以實際應用價值不高。
白光符合依據紅綠藍3：6：1的混光理論，這種理論是建立在我們看發光物體的基礎上的，這種混光技術可以成功的應用在LED顯示屏白平衡技術上，但是應用在照明方案上這種混光方案就沒有多大的借鑒性，這是由于人眼對可見光具有一種平均的特點和一種習慣的特點，而這兩種特點，也是我們在不知不覺中損傷視力的重要原因。
照明的本質是因為照而明，光照在物體上，物體經過反射進入人眼，這樣才形成了照明的過程，由于物體對各種波長的光吸收是不同，因而純色紅綠藍三基色LED通過3：6：1混光技術而出來的白光，本身就存在著一定的顯色缺陷，照射到物體表面，因為紅綠藍等被物體表面吸收的不同，反射效果不同，而造成CRI的減低。所以采用三基色混光技術而生產的白光產品，應先在元器件表面或者產品內部采用技術手段混光，使之發出白光，而不是發出三種不同的光在被照物體表面發生混光，由此引起CRI降低。
紅綠藍三基色LED混色技術是一種較為成熟的白色照明技術，這種技術由于不同LED間距離較大而引起的混光距離較遠，在LED前加混光罩，雖然解決了混光的問題，但是光損又是一個障礙，對于照明燈具朝輕薄方面發展形成障礙。再之人直接觀看照明燈具時不是均勻的白光；這兩方面因素直接制約著這種技術的發展。
對三基色LED混光技術的研究即基于解決這兩方面的問題而展開的。研究發現，隨著LED芯片間距離的減小混光距離成倍的減小，隨著三基色表面涂覆散色劑濃度的增加混光效果也是成倍的提升，在研究的深入的展開，三基色LED芯片間距減少和三色劑濃度的提高之間尋找一個最佳的平衡點，是一種解決三基色混光的最佳方案，這種方案使三基色白光LED作為照明光源成為可能。
目前我國在LED封裝產業雖然是一個大國，但是在創新技術方面遠遠落后，紅綠藍三基色混光技術，借用熒光粉涂覆白光LED技術，完全可以達到完美的白光效果。下圖是是紅綠藍三色LED在透過混光層光損曲線（三散色劑對光的影響曲線）。
圖3
可以看出隨著散色劑濃度的提高，光損逐步增加，但是我們在試驗研究過程中發現，目前封裝技術所采用的膠體光損量在5%左右，而在摻雜散色劑的膠體所封裝的LED的光損量在12%左右，但是達到了較好的混光效果，比原有透明膠體光損量增加7%的光損量，而達到了較為完美的混光效果，從產品的實際應用價值上來講，這是值得的。我們研究的對象是緊湊型SMD三合一封裝形式，平面無透鏡型，這種封裝形式要求內部紅綠藍三顆LED芯片間的距離小于1mm范圍內，為小功率芯片。
在大功率方面，熒光粉涂覆技術生產的白光LED和三色芯片散色劑混光技術生產的LED，對于光的損失量是大體的相同，而三色芯片散色劑混光技術更為簡單而有效，我們應該在這一技術上走的更遠。
從LED實用技術上解決LED顯色性方面的手段是多種多樣的，本文著重研究具有實際意義的CRI，目前雖然藍光芯片涂覆技術生產的白光LED占有市場產品主流，但是隨著研究的深入發展，隨著技術的不斷進步，隨著封裝工藝的不斷改進，三基色白光LED技術將取得長足的進步，為我國在白光LED產業，在LED照明領域取得重要的一席之地。
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