白光LED应用于室内照明的分析与探讨[1]

　　摘要：白光LED具有发光效率高、功耗低、寿命长、环保等很多其它传统照明光源无法比拟的优势。因此被认为是取代白炽灯跟荧光灯最具潜力的照明光源。本文根据目前半导体照明的最新研究进展，介绍了GaN基白光LED应用在室内照明领域的发展趋势，从视觉指标、光学参数、封装技术、价格等方面出发，指出了白光LED在日常照明普及过程中的一些主要问题，并对这些问题做了详细的分析与探讨。针对现有可行的解决方法，对发展前景做了进一步展望。

　　关键词：白光LED;室内照明；大功率

　　引言

　　世界各国纷纷倡导使用节能环保型光源，白炽灯由于发光效率低、耗电量大、寿命短，将逐步被淘汰。荧光灯因其具有节能、高效等优势，已成为照明界的佼佼者，在照明设计方面，业已形成了一套丰富的经验。LED的出现将给白炽灯和荧光灯带来巨大挑战，被认为是下一代高效的绿色照明光源。专业人士强调：照明市场在 2010年将成为白光 LED最具潜力的应用领域。

　　1、白光LED的产生机理

　　目前制备白光LED有三种方法：第一种方法是把红、绿、蓝（RGB）三种芯片封装在一起混合发出白光，简称MCLED（multi-chipLED）；另一种方法就是通过荧光粉转换得到白光LED,称为PCLED（phosphorconvertedLED），包括蓝光LED芯片加YAG黄色荧光粉、紫外LED芯片加RGB荧光粉；此外还有MOCVA直接生长多有源区的白光技术。相比之下MCLED的综合性能好，但是绿光转换效率低、成本高；蓝光LED生成白光技术比较成熟，已经开始应用于照明行业。这种LED的发光原理就是GaN基蓝光 LED芯片发出的蓝光（λp=465nm;Wd=30nm），其中有一部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光相混合产生白光，如图1所示。

　　2、LED灯具现状及其不足

　　白光LED灯在要进入普通家庭，必须达到室内照明标准，保证正常的工作、学习和生活。现在市面上已经出现各种LED室内照明灯具，但是照明效果还不太理想，与普通照明要求还相差太远，表1是目前LED灯具与传统光源性能参数的比较：

　　从表1来看，白光LED应用于室内照明的忧势还未能充分体现，LED灯具还存在着很多方面的不足。

　　2.1 显色指数、色温LED室内照明灯具与普通的LED指示灯不同，要接近自然光的效果，使被照物在光源的照射下无失真。因此，显色指数跟色温就显得尤为重要。

　　显色指数Ra是指物体在被照光源下的颜色与在日光照射下的颜色的相符程度，显色指数越低就说明物体在被照光源下失真度越高，它是衡量人眼对光源视觉质量的指标。色温是衡量光源色的指标，色温偏低表示光色偏暖（红色），偏高则表示光色偏冷（蓝色）。

　　利用PCLED中蓝光LED+YAG黄色荧光粉制成的白光LED,由于其光谱中缺失红色部分，显色性较差，难以满足低色温的照明要求，而MCLED则可以通过选择合适的波长跟强度来获得更好的显色指数，但是芯片性能的差异使得驱动电路过于复杂，图2是 NICHIA两种白光光谱的对比。

　　目前白光LED大多采用蓝光LED加荧光粉合成，其电光转换效率的改善是因为人眼对蓝绿光比对红光更为敏感；导致目前高亮度白光LED色温偏高，为了达到更好的视觉效果，要通过增加红色成分来改善，国内外很多机构已经采用不同的方法研制出能够被蓝光芯片有效激发的红色荧光粉，如何保证荧光粉发光效率更高、化学性能更稳定是目前重要的研究课题。其次，在一定的色温范围内，还要注重荧光粉的配比跟涂敷工艺，这对制造出高显色性、低色温的白光LED也是至关重要的。

　　其次是多芯片组合封装模组。由于以Lumileds、科锐、欧司朗及日亚公司为主的大功率 LED芯片成为目前高端市场的主流，国内技术还不成熟，相对来说小功率白光LED货源充足，价格较低。国内许多厂商开始研究多片集成技术，即利用多个小功率芯片通过不同的串并组合高密度集成在一起组成大功率LED模组，由于采用散热技术相对较好的铝基板，可以提高模组的寿命，而且芯片尺寸和封装形式可以随意选择，非常适合室内照明设计。