白光LED光斑均匀性的改进
LED背光源亮度均匀性改善方法
针对液晶显示器中直下式LED (light emitting diode) 背光源边缘亮度较低的问题,本文提出了一种LED 非均匀排列提高背光源亮度均匀性的方法。
在等间距排列的基础上,通过测量单颗L ED 的亮度分布函数,计算出水平和垂直方向上的LED不等间距排列距离,并对该距离进行优化调整。
非均匀排列的LED 背光源亮度均匀性仿真计算结果表明,背光源的全屏亮度均匀性可达到90 %以上。
传统LED 背光源中,LED 在横向和纵向的排列一般是等距离的,但这样的排列会使背光源的亮度均匀性比较差,特别在LED背光源的边缘,亮度会迅速下降。
LED 等间距均匀排列时,中间区域的亮度是周围其它区域亮度的叠加,虽然边缘区域也会得到其它区域亮度的叠加,但由于LED 是点光源,亮度分布随距离的增加衰减很快,因此,边缘区域叠加的亮度分量较小,从而使LED 背光源边缘的亮度显著小于中间区域的亮度,导致全屏的亮度均匀性变差。
采用动态调光或改善背光源光学系统的特性对最终显示图像的亮度均匀性会有一定改善,但会增加背光系统的成本和复杂性。
本文从LED 的排列分布方式入手改善背光源亮度的均匀性,可提高LED 背光源边缘亮度,从而改善全屏的亮度均匀性。
在等间距排列的基础上,通过测量单颗LED 的亮度分布函数,计算出在液晶电视水平和垂直方向上的LED 不等间距排列,然后对等间距排列进行调整,并且对这种LED 排列方式的亮度均匀性进行了仿真计算和分析,结果表明,背光源的全屏亮度均匀性达到90 %以上。
1、LED 亮度分布函数LED 为点光源,它存在一定的发射角度和峰值波长,并且随着扩散范围的增大,其亮度值逐渐衰减,这些因素在非均匀性排列计算中都必须要考虑。
要得到合理的L ED 排列方式,首先要知道L ED 点光源的亮度分布函数,然后根据点光源的亮度分布函数来计算非均匀性排列间距,以期望在全屏的范围内能得到比较好的亮度均匀性。
1.1、LED 亮度分布测量以32 英寸LED 背光源设计为例,在32 英寸的LED 背光源的中心放置一颗LED (以白色L ED 为例) ,保持原背光模组光学元件不变。
白光LED色稳定及混光优化的研究与应用
白光LED色稳定及混光优化的研究与应用节能环保如今是世界各国正积极推动的战略发展方向,随着经济的不断发展,人们对高品质生活的追求不断提高。
LED作为新一代照明光源,凭借高光效、长寿命、节能环保以及快速响应等诸多优点,正逐步取代传统照明光源。
如今,LED在家庭照明、办公照明、氛围照明以及特殊照明领域都获得了广泛的应用。
由于单颗LED芯片功率较低,在实际应用中大多采用多颗LED芯片组合使用。
为了提高LED在调光照明中的色稳定性以及多色LED混光照明品质,本文结合智能控制算法,对LED的色稳定性以及多色LED混光照明进行研究,并将LED混光优化策略应用于日光模拟中,实现高性能的日光模拟。
本文采用理论分析与仿真模拟、实验验证相结合的研究方法进行研究。
主要的研究成果如下:1.针对LED在调光中的色漂移问题,分析调光中影响LED色稳定性的主要因素,提出一种基于BP神经网络的预测控制策略。
该策略能够准确预测PWM调光中维持LED色温稳定所需的最佳峰值电流,以减小LED在调光中的色漂移,并采用实验验证其控制策略的有效性。
2.针对RGBW四色LED混光照明优化问题,基于RGBW四色LED混光方程推导混合光的色温、光通量以及显色指数与PWM调光占空比之间的关系,提出采用遗传算法优化混合光的光通量和显色指数,使混合光获得最优的照明性能,最后进行了实验验证。
3.针对LED阵列的照度均匀性优化问题,建立了LED阵列的照度分布数学模型,提出采用遗传算法优化LED阵列结构,此策略能够获得最优的LED 阵列位置分布,并结合仿真模拟和实验验证了优化策略的有效性。
4.从实用性角度出发,将RGBW四色LED混光优化策略应用于日光模型中。
通过调节各颗LED的PWM占空比,不仅使LED混合光能够准确模拟全日日光的色温和亮度变化规律,同时通过遗传算法优化混合光的显色指数,获得更好的日光模拟效果,最后采用实验实现了日光模拟。
本文取得的研究成果对提高LED的照明品质具有很好的理论指导意思和实际参考意义。
LED日光灯“光斑”“光均匀度”探讨
LED灯带发光不均匀怎么解决
LED灯带发光不均匀怎么解决LED灯带发光不均匀怎么解决导语：LED灯带是生活照明常见的，在户外的各种商场、餐厅、酒店随处可见，在室内的话可以说几乎所有的家庭照明都会使用到LED灯带，一方面是一种间接照明手段，另一方面就是起到非常好的装饰效果，营造环境氛围。
但是我们可以发现LED灯带有时候会出现发光不均匀、暗淡的情况，这是什么情况?又该如何解决呢?LED灯带发光不均匀怎么解决LED灯带主要安装在灯槽内，营造大面积发光天花和墙面，塑造洗墙的效果，正是由于它的灯光照射范围大，所以一旦出现问题就会影响大范围的光影效果。
我们在选择LED灯带的时候一定要擦亮眼睛仔细挑选。
好的品质的LED灯珠，灯珠与灯珠之间的'亮度一致，发光均匀，而且灯带首尾亮度也要一致。
灯带的光色也要一致，用白纸贴近灯带发光面，眼睛直接观察。
要想灯带有均匀的发光效果，在选购时就要挑选显色性好的，显色指数Ra>80是一条专业的LED灯带所必须满足的要求。
这也是国家标准GB50034-2013的要求。
灯带的安装不正确同样也会影响到光照效果。
墙面粉刷不平整就会出现光线不整齐的现象，对此我们可以使用安装框就可以解决了。
LED灯带的发光角度通常只有120°，有的灯槽太高，我们无法看到LED灯带产生的光。
对此，可以将LED灯带垫高，使灯带与灯槽上沿的距离保持在4-5cm左右为佳，或者将灯带贴在侧墙上就可以了。
如果灯带太长，尾部亮度不够，则可以使用更大功率的恒压驱动器，例如6米的灯带就用4A电器，保证电器有足够的余量，又不至于造成浪费;也可以改变灯带的连接方式来解决尾部不亮的问题。
LED灯带的安装要结合室内外的不同环境，根据实际用途正确安装，才能保证有好的出光效果，延长使用寿命。
灯带的使用更多的是为了营造环境，给生活增添更多的情趣!。
led显示屏的色彩均匀度校正方法
led显示屏的色彩均匀度校正方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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一种改善亮度均匀性的背光设计方案
一种改善亮度均匀性的背光设计方案亮度均匀性是指光源在整个显示屏上分布均匀，每个像素点接收到的光照强度相近。
对于背光设计来说，背光模组的布局、光源的选用和光源的分布都会直接影响到亮度均匀性的表现。
1.均匀布局光源：在显示屏的背面均匀布置多个较小的光源。
这可以通过多组LED灯或小型荧光灯来实现。
同时，应注意光源之间的间距和布局的均衡性，以确保光源的辐射范围相互覆盖，避免有区域亮度过高或过低的情况出现。
2.模块化的背光设计：将背光模组划分为若干个模块，每个模块独立控制光源的亮度和开启状态。
这样可以根据显示内容和需求，有选择性地对每个模块进行光源的调整，从而实现亮度的均衡。
3.使用光学衰减材料：对于亮度过高的区域，可以在该区域上方放置较厚的光学衰减材料，如磷光材料等，以吸收部分来自光源的光线，从而减弱亮度。
这样可以在不改变光源布局的情况下，通过光学方式实现亮度的均匀分布。
4.使用光学反射镜：在背光模组的边缘或角落处，可以使用光学反射镜将光线反射回显示屏的中央区域，以增加亮度。
这样可以弥补屏幕中央亮度较低的问题，提高整体的亮度均匀性。
5.调整光源的亮度：通过控制每个光源的电流强度来调整其亮度。
可以根据显示屏的不同区域和亮度需求，有选择性地调整光源的亮度，使整个显示屏上的亮度均匀分布。
通过以上改善亮度均匀性的背光设计方案，可以有效提高显示屏的视觉效果。
然而，在实际应用中，仍需根据具体产品的需求和制造成本来进
行实施。
因此，需要在光源选择、布局设计和光学化学材料的应用上进行综合考虑和平衡，以达到最佳的亮度均匀性。
新型白光led直流灯具光照均匀性研究
新型白光led直流灯具光照均匀性研究
最近，新型白光LED直流灯具成为市场上最受欢迎的照明产品。
凭借其高效的光照质量、低能耗和长寿命，新型白光LED直流灯具得到了消费者的广泛认可。
该产品采用了全新的颊信息光学技术，使消费者可以获得高质量的光照均匀性，同时显著降低了照明费用。
然而，新型白光LED直流灯具的光照均匀性也是其最大的挑战。
虽然LED照明具有良好的均匀性，但一些技术问题导致其均匀性状况不尽如人意。
研究发现，新型白光LED直流灯具的最大棱镜角、最大光强不均匀性和平均视场失真值较大，这意味着该类照明可能不适用于具有苛刻要求的照明应用场景。
为了解决这一问题，研究人员提出了一系列解决方案。
首先，采用高精度的照明束型设计软件对LED灯具的照明质量进行精确测量，以保证它的效率。
其次，采用表面调制和光学多层膜技术来改善新型白光LED直流灯具的光学均匀性，从而提高照明均匀性。
最后，采用乳白玻璃反射板来改善白光LED灯具的发光均匀性，令其照明效果更佳。
总之，新型白光LED直流灯具的光照均匀性仍然是一个挑战，但通过科学研究和技术突破，可以轻松实现高效的照明质量。
拥有新型白光LED直流灯具的消费者可以享受到高质量的照明效果。
白光LED的发光效率及使用寿命问题
白光LED的发光效率及使用寿命问题
为了获得充分的白光LED光束，曾经开发大尺寸LED芯片，试图以此方式达成预期目标。
实际上在白光LED上施加的电功率持续超过1W以上时光束反而会下降，发光效率则相对降低20%~30%，提高白光LED的输入功率和发光效率必须克服的问题有：抑制温升；确保使用寿命；改善发光效率；发光特性均等化。
增加功率会使用白光LED封装的热阻抗下降至10K/W以下，因此国外曾经开发耐高温白光LED，试图以此改善温升问题。
因大功率白光LED的发热量比小功率白光LED高数十倍以上，即使白光LED的封装允许高热量，但白光LED芯片的允许温度是一定的。
抑制温升的具体方法是降低封装的热阻抗。
提高白光LED使用寿命的具体方法是改善芯片外形，采用小型芯片。
因白光LED的发光频谱中含有波长低于450nm的短波长光线，传统环氧树脂密封材料极易被短波长光线破坏，高功率白光LED的大光量更加速了密封材料的劣化。
改用硅质密封材料与陶瓷封装材料，能使白光LED的使用寿命提高一位数。
改善白光LED的发光效率的具体方法是改善芯片结构与封装结构，达到与低功率白光LED相同的水准，主要原因是电流密度提高2倍以上时，不但不容易从大型芯片取出光线，结果反而会造成发光效率不如低功率白光LED，如果改善芯片的电极构造，理论上就可以解决上述取光问题。
实现发光特性均匀化的具体方法是改善白光LED的封装方法，一般认为只。
一种提高白光LED相关色温分布均匀性的方法
一种提高白光LE D相关色温分布均匀性的方法3宋国华1,2,缪建文3,施建珍2,崔一平133(1.东南大学电子科学与工程学院,江苏南京220000;2.南通大学理学院,江苏南通226007;3.南通大学化学化工学院,江苏南通226007)摘要:提出一种新的白光L ED荧光粉涂敷方式,将荧光粉与硅胶混合体涂敷在白光L ED封装用透镜内侧,将透镜倒置后使荧光粉与硅胶混合体由透镜内侧中心点向四周流散,固化得到厚度相对比较均匀的荧光粉层,然后再用硅胶灌封。
根据这种新的荧光粉涂敷方式制成白光L ED样品,对样品性能进行测试,并与传统的荧光粉涂敷方式的白光L ED比较,结果表明,采用新的荧光粉涂层技术制成的白光L ED,在相关色温均匀性和稳定性等方面都有明显的提高。
关键词:白光L ED;荧光粉涂敷;相关色温;色温分布中图分类号:TN383.1 文献标识码:A 文章编号:100520086(2010)0720983205A n imp rovem ent m ethod of u nifrmity of color temp eratu re ofw hite2LE DSONG G uo2hua1,2,MIAO Jian2wen3,SHI Jian2zhen2,Cui Y i2ping133(1.C ollege of Electronics and Engineering,S outheast University,Nanjing220000,China;2.School of Science,Nan2 tong Univeristy,Nantong226007,China;3.School of Chemistry and Chemical Engineering,Nantong University, Nantong226007,China)Abstract:A new way of phosphor coating is presented to realize high power white light L ED,which makes the mixture of phosphor and silica coating inside of the package lens.Then the lens is inverted,so that the mixture of phosphors and silica flow from the center to the around of the lens,the uniform thickness of the phosphor layer can be obtained after solidification and encapsulation.According to this new way,a white L ED sample is produced.The performance of the sample is tested and compared with the sample produced under the traditional phosphor coating.The results show that the white light L ED manu factured by new phosphors coating technique has significant improvement in stability and homoge2 neity of the correlated color temperature.K ey w ords:white2L ED;phosphor coating;color temperature;color temperature distribution1 引 言 目前实现大功率白光L ED[1～3]主要是利用蓝色L ED芯片和黄色荧光粉光转换[4],即直接在芯片表面涂覆荧光粉和硅胶混合体。
LED照明中的照度均匀性优化研究
LED照明中的照度均匀性优化研究随着人们对于绿色、低碳、环保的需求不断增加，LED照明逐渐成为了照明领域的主流。
而照度均匀性则是LED照明的一个重要指标，在不同场合，不同需求下有着不同的应用。
因此，本文就LED照明中的照度均匀性优化研究进行探讨。
一、照度均匀性的定义及其意义照度均匀性，是指在被照明区域内各点照度分布的不平均程度，是照明设计中需要关注的一个指标。
照度均匀性的意义也相当明显，首先是舒适性，让人处在一个照明均匀、没有太大的光影差异的环境中，会带给人良好的视觉感受，避免出现刺眼现象，使人保持愉悦的情绪；其次是安全性，当需要照明的区域存在过暗或过亮的情况时，容易导致人们对于周围环境的不适应进而影响使用效果，严重时可能会带来安全隐患。
因此，照度均匀性的优化是LED照明设计中必不可少的一部分。
二、影响照度均匀性的因素1.光源类型：不同类型的LED光源由于其亮度、反射等特性，进而会对照度均匀性产生影响，因此在照明设计中需根据不同的光源类型确定最佳的光源布局。
2.照明距离：照明距离是指LED照明灯具的离被照明物体的距离。
照明距离越大，则照度均匀性也越差，因此在实际设计中应灵活掌握照明距离的大小。
3.照明位置：照明位置的不同，也会导致照度均匀性存在差异。
因此，在设计中需要根据被照明区域的实际情况，合理选择照明的位置和灯具的数量等。
三、照度均匀性优化的方法1. 灯具优化：选择合适的灯具是照度均匀性优化的一个重要方面。
需要考虑灯具的亮度、光斑范围、照射角度等参数，寻找到最佳的照明方案。
2. 光源布局：光源的布局是影响照度均匀性的重要因素之一。
根据使用环境的实际情况，利用不同形状、颜色、亮度的LED灯具，透过计算机仿真等方法，优化光源的布局来达到最佳的照明效果。
3. 灯具安装高度：灯具安装高度的不同，也会对照度均匀性的优化产生影响。
因此，在灯具安装前需根据实际情况，选择合适的安装高度，并在照明过程中不断进行调整。
LED背光源的亮度均匀性控制技术
LED背光源的亮度均匀性控制技术LED（Light-Emitting Diode）背光源是一种常用的照明设备，它具有高效节能、寿命长、响应快、颜色可调节等特点。
然而，由于LED灯珠之间的差异导致了亮度不均匀的问题，影响了LED显示屏、液晶电视等产品的显示效果。
因此，控制LED背光源的亮度均匀性成为了一个重要的技术问题。
为了解决LED背光源亮度均匀性问题，研究人员提出了多种控制技术。
以下将介绍几种常见的LED背光源亮度均匀性控制技术。
首先，一种常见的方法是使用光学透镜。
透镜能够改变光的传播方向和角度，可以通过改变透镜的形状和材料来控制LED光线的分布。
通过使用透镜，可以把LED光线聚焦到特定区域，从而改善亮度分布的均匀性。
此外，还可以使用透镜组合的方式来进一步改善亮度均匀性。
其次，采用LED模块组合的方式也是一种有效的亮度均匀性控制技术。
LED模块是由多个LED灯珠组成的单元，每个模块都具有独立的亮度控制电路。
通过对每个模块的亮度进行调节，可以实现LED背光源亮度的均匀分布。
此外，LED模块的组合方式也可以根据实际需求进行灵活调整，以实现更好的亮度均匀性。
另外，采用反馈控制系统也是一种常见的LED背光源亮度均匀性控制技术。
通过在LED背光源中添加光敏元件，可以实时感知LED灯珠的亮度，并将反馈信号传输到控制系统中。
控制系统根据反馈信号对每个LED灯珠的电流进行调节，从而实现LED背光源亮度的均匀性控制。
这种方法能够实时响应光线变化，具有较好的稳定性和精确性。
此外，基于调光技术的亮度均匀性控制也是一种常见的方法。
调光技术能够通过改变LED背光源的亮度来实现亮度的均匀分布。
常见的调光技术包括PWM （Pulse Width Modulation）调光、0-10V调光等。
通过对LED灯珠的亮度进行调整，可以实现LED背光源的亮度均匀性控制。
最后，还可以采用软件校正的方式来改善LED背光源的亮度均匀性。
通过对LED背光源的亮度数据进行采集和分析，可以得出不同区域的亮度差异，并通过软件算法进行矫正。
LED背光源亮度均匀性改善方法(1)
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟LED 背光源亮度均匀性改善方法(1)针对液晶显示器中直下式LED (light emitting diode) 背光源边缘亮度较低的问题,本文提出了一种LED 非均匀排列提高背光源亮度均匀性的方法。
在等间距排列的基础上,通过测量单颗L ED 的亮度分布函数,计算出水平和垂直方向上的LED 不等间距排列距离,并对该距离进行优化调整。
非均匀排列的LED 背光源亮度均匀性仿真计算结果表明,背光源的全屏亮度均匀性可达到90 %以上。
传统LED 背光源中,LED 在横向和纵向的排列通常是等距离的,但这样的排列会使背光源的亮度均匀性比较差,特别在LED 背光源的边缘,亮度会迅速下降。
LED 等间距均匀排列时,中间区域的亮度是周围其它区域亮度的叠加,虽然边缘区域也会得到其它区域亮度的叠加,但由于LED 是点光源,亮度分布随距离的增加衰减很快,因此,边缘区域叠加的亮度分量较小,从而使LED 背光源边缘的亮度显著小于中间区域的亮度,导致全屏的亮度均匀性变差。
采用动态调光或改善背光源光学系统的特性对最终显示本文从LED 的排列分布方式入手改善背光源亮度的均匀性,可提高LED 背光源边缘亮度,从而改善全屏的亮度均匀性。
在等间距排列的基础上,通过测量单颗LED 的亮度分布函数,计算出在液晶电视水平和垂直方向上的LED 不等间距排列,然后对等间距排列进行调整,并且对这种LED 排列方式的亮度均匀性进行了仿真计算和分析,结果表明,背光源的全屏亮度均匀性达到90 %以上。
1、LED 亮度分布函数LED 为点光源,它存在一定的发射角度和峰值波长,并且随着扩散范围的增大,其亮度值逐渐衰减,这些因素在非均匀性排列计算中都必须要考虑。
要得到合理的L ED 排列方式,首先要知道L ED 点光源的亮度。
均匀光源技术在照明行业的革新应用
均匀光源技术在照明行业的革新应用均匀光源技术作为照明领域的一项重要革新，正逐步重塑着我们的照明环境，不仅提升了照明质量，还促进了能效的优化和视觉体验的升级。
以下是该技术在照明行业革新应用的六大方面分析：一、照明质量的飞跃提升均匀光源技术通过精准控制光线分布，实现了光场的均匀覆盖，显著改善了传统照明中常见的亮度不均、阴影重叠问题。
这种技术的应用使得照明效果更加柔和自然，减少了眼睛疲劳，尤其在商业展示、医疗手术、教育照明等领域，为用户提供了一个更为舒适的视觉环境。
二、能效优化与节能减排随着绿色建筑和可持续发展理念的深入人心，均匀光源技术在提高照明效率方面发挥了重要作用。
通过精确的光学设计，使得每单位面积的光照强度更为均衡，减少了过度照明导致的能量浪费。
同时，LED等高效光源与均匀光源技术的结合，进一步提升了整体照明系统的能效比，为实现节能减排目标提供了强有力的技术支撑。
三、智能化照明系统的集成均匀光源技术与物联网、大数据、等技术的融合，催生了新一代的智能化照明系统。
这些系统能够根据环境变化自动调节光线强度和色温，实现按需照明，不仅提高了用户体验，也大大增强了照明管理的灵活性和智能化程度。
例如，在办公场所，智能照明系统可根据自然光线变化调整人工照明，维持室内光线的持续均匀，促进员工的健康与工作效率。
四、个性化与定制化照明解决方案均匀光源技术为照明设计带来了前所未有的自由度，设计师可以根据不同场景需求，定制出独特且富有创意的照明方案。
无论是博物馆艺术品的精细照明、商业空间的氛围营造，还是家居照明的温馨舒适，均匀光源技术都能提供高度匹配的光环境，满足人们对美学和功能性的双重追求。
五、健康照明理念的实践健康照明理念强调光对人体生理节律的影响，均匀光源技术在此基础上得以深入应用。
通过模拟自然光线的变化模式，创造出有益于人体健康的光环境，有助于调节人体生物钟，改善睡眠质量，减轻季节性情感障碍等。
特别是在学校、医院等场所，采用符合人体生物节律的均匀光源，能有效促进学习效率和患者康复。
白光LED光斑均匀性的改进
收稿日期 : 2007210205; 修订日期 : 2007211224 基金项目 : 十五国家科技攻关项目 (2003ba316a01202202) ; 国家“863”计划 (2006AA03A116)资助项目 作者简介 : 徐国芳 (1954 - ) , 男 , 浙江宁波人 , 主要从事半导体照明的研究 。
Table 1 Standard deviation of the colorimetric data for A1～A5 in C IE1931 and their main wavelength.
样品号
A1
A2
A3
A4
A5
9点标准差
0. 007 79
0. 009 17
0. 004 43
0. 005 69
座和陶瓷衬底上涂敷硅胶层 ,该硅胶层的高度不 超过倒装芯片的芯片中心发光区域 ,正好与芯片 的发光层填平 ,发光层的上表面露出来 ,烘干后 , 在整个芯片上涂敷荧光粉层 。图 1 ( e)所示 ,样品 A5的结构是在芯片的发光面的正面涂敷硅胶 ,其 厚度与荧光粉层相同 ,然后 ,在烘干的硅胶层上涂 敷荧光粉胶层 。
0. 007 71
主波长 ( nm )
502～528
485 ～502
492 ～504
493 ～506
475 ～481
710
发 光 学 报
第 29卷
底面积增大 ,使荧光粉层分布的平面增大 ,这样荧 品 A1、A2的结构基本类似 ,在 LED 芯片发光层
光粉层在芯片上形成的弧型更平一点 ,也使荧光 上先涂敷硅胶层 ,这基本不会改变荧光粉层在芯
粉层均匀些 。A4的结构是沿芯片发光层边缘 ,使 片上的形状 ,当然也不能改善荧光粉层的均匀性 。
LED日光灯“光斑”“光均匀度”探讨
光扩散 传统无机光扩散剂与有机扩散剂的比较 A.传统的灯罩是加入无机的助剂，比如，硫酸钡，二氧化硅。当加入这些无机的近乎 传统的灯罩是加入无机的助剂， 传统的灯罩是加入无机的助剂 比如，硫酸钡，二氧化硅。 纳米颗粒，光会通过微小颗粒的表面进行无数次光折射达到光扩散即匀光的作用的。 纳米颗粒，光会通过微小颗粒的表面进行无数次光折射达到光扩散即匀光的作用的。 但毕竟是无机物，光线是无法进入穿透无机分子的，当然光能损耗很大。 但毕竟是无机物，光线是无法进入穿透无机分子的，当然光能损耗很大。增亮效果不 只能改变光的柔和性。 行，只能改变光的柔和性。 光扩散原理 B.现在的有机纳米微珠光扩散剂，这些光扩散剂材质本身光线是可以透过的，很好的 现在的有机纳米微珠光扩散剂 现在的有机纳米微珠光扩散剂，这些光扩散剂材质本身光线是可以透过的， 解决了匀光和透光的问题，这类光扩散剂是通过基材和微珠的折射率不同， 解决了匀光和透光的问题，这类光扩散剂是通过基材和微珠的折射率不同，经过多次 的光线折射，达到柔和的光效果，透光能损失较少。这种有机的纳米颗粒， 的光线折射，达到柔和的光效果，透光能损失较少。这种有机的纳米颗粒，是一种细 小透明球体，加入PC， 灌封胶中， 小透明球体，加入 ，PMMA，PVC,灌封胶中，可以均匀的分散在树脂里，射入的 ， 灌封胶中 可以均匀的分散在树脂里， 光线可以穿过这些透明球体，在透明球体中经过无数次的折射，再穿透。 光线可以穿过这些透明球体，在透明球体中经过无数次的折射，再穿透。这样强烈的 光经过折射，均匀的分散。使点光源变成面光源，扩大了发光面， 光经过折射，均匀的分散。使点光源变成面光源，扩大了发光面，而且使光线变得很 柔和。同时光线是可以穿透“玻璃”光扩散剂球体的，所以，光的损失极少。 柔和。同时光线是可以穿透“玻璃”光扩散剂球体的，所以，光的损失极少。起到了 匀光，透光的作用。其中有机硅光扩散剂效果更明显！ 匀光，透光的作用。其中有机硅光扩散剂效果更明显！
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第29卷 第4期2008年8月发 光 学 报CH I N ESE JOURNAL OF LU M I N ESCE NCEVol 129No 14Aug .,2008文章编号:100027032(2008)0420707206白光L E D 光斑均匀性的改进徐国芳1,饶海波23,余心梅2,李君飞2,侯 斌2(1.宁波升谱光电半导体有限公司,浙江宁波 315040; 2.电子科技大学光电信息学院,四川成都 610054)摘要:用于照明领域的白光LE D,其出射光斑的色度均匀性对于产品性能有着更加重要的意义。
介绍了目前工业上制作白光LE D 主要采用的荧光粉灌封点胶工艺。
并在目前主流灌封点胶工艺的基础上通过改善荧光粉层结构形状,以提高白光LE D 器件的出射光斑均匀性。
并通过九点法对不同工艺结构下LE D 出射光斑的空间色度分布进行了测量和分析。
通过分析,虽然采用不同的粉层结构,能够一定程度上改善白光光斑的色度均匀性。
但总体上,采用这种传统的点胶工艺制作的器件的白光光斑性能不好,现有的荧光粉层灌封点胶工艺存在很大的弊端。
荧光粉层的可控性是影响色度均匀性(即光斑均匀性)的主要因素,包括单个器件内的光斑和器件之间的颜色一致性都不理想。
关 键 词:白光LE D;光斑均匀性;色度空间分布中图分类号:T N312.8 PACC:3250F;7860 文献标识码:A 收稿日期:2007210205;修订日期:2007211224 基金项目:十五国家科技攻关项目(2003ba316a01202202);国家“863”计划(2006AA03A116)资助项目 作者简介:徐国芳(1954-),男,浙江宁波人,主要从事半导体照明的研究。
E 2mail:xgf@sunpu 2op t o .com 3:通讯联系人;E 2mail:rhb@uestc .edu .cn,Tel:(028)832021081 引 言白光LE D 以其效率高、功耗小、寿命长、固态节能、绿色环保[1～6]等显著优点,被认为是“绿色照明光源”,预计将成为继白炽灯、荧光灯之后的第三代照明光源[2,7,8],具有巨大的发展潜力。
利用荧光粉转换的方法实现白光是目前研究得最多最热的一种方法。
目前功率型白光LED 封装工艺还很不成熟,散热及荧光粉涂层是两大封装工艺突破重点。
用于照明领域的白光功率LED,其色温与色度的空间分布均匀性是产品性能的重要指标。
人眼能分辨的色温差异为50～100K,目前普通LE D 器件色度的均匀性仍不理想,甚至单颗LED 的角向色温差异可大到800K 。
这是因为荧光粉浓度一定时,蓝光被转换成黄光的几率与蓝光出射过程中遇到的荧光粉厚度成正比,荧光粉厚度不均正是造成白光LE D 角向色温差异的主要原因[9～11]。
可见,对于白光LED,出射白光光斑均匀性研究与改善是一个重要课题。
2 样品制作过程我们利用现在主流的灌封点胶工艺,采用不同的荧光粉层形状与结构,制作了五种样品,A1～A5,荧光粉层的制作过程主要有两个步骤,首先在芯片上涂覆一层透明的硅胶,将其烘干形成透明硅胶层;再在硅胶层上涂敷荧光粉和透明硅胶的混合物。
图1(a ～e )为五种不同形状结构白光LE D 的示意图。
在芯片的正面,荧光粉层厚度约为25μm 。
图1(a )所示,样品A1的结构是先在LED 芯片发光层上涂敷较厚的硅胶层,其厚度约为荧光粉层的2倍,该硅胶层覆盖了整个金属的衬底基座,再在烘干的硅胶层上涂敷荧光粉胶层。
图1(b )所示,样品A2的结构与A1结构基本类似,也是在LE D 芯片发光层上先涂敷硅胶层,其厚度约为荧光粉层的1/2,该硅胶层覆盖了整个金属的衬底基座,再在上面涂覆荧光粉层,其略不同之处在于此时硅胶层的厚度明显更薄,但因由人工操作,误差可能会很大。
图1(c )所示,样品A3的结构是沿衬底边缘在金属基座上涂敷硅胶层,该硅胶层的高度不超过倒装芯片的陶瓷衬底,正好与陶瓷衬底填平,而芯片上面的发光层没有硅胶,烘干后,在整个芯片上涂敷荧光粉层。
图1(d )所示,样品A4的结构是沿芯片发光层边缘在金属基708 发 光 学 报第29卷图1 五种白光LE D s 制作的工艺示意图Fig .1 Sche matic diagram of fabricating 5kinds of white LE D s .座和陶瓷衬底上涂敷硅胶层,该硅胶层的高度不超过倒装芯片的芯片中心发光区域,正好与芯片的发光层填平,发光层的上表面露出来,烘干后,在整个芯片上涂敷荧光粉层。
图1(e )所示,样品A5的结构是在芯片的发光面的正面涂敷硅胶,其厚度与荧光粉层相同,然后,在烘干的硅胶层上涂敷荧光粉胶层。
3 实验测试平台的建立通过9点法测试每个LE D 的9点色坐标和色温,以判断单个LE D 出射光斑各个方向上发光的空间均匀性。
并用积分球法测试器件色温、色度,以考察同一类样品的器件之间的差异性。
为了测试单个白光LE D 的出射光斑的空间均匀性,建立了如下实验平台:试验在暗室中进行以减少环境光线的影响。
先把LE D 固定在墙上,在其正前方放置一个白色屏,屏的中心位置的高度和LED 一致(如图2所示),屏和墙保持平行。
为了方便测试和统计我们选取了组成正方形的9点作为代表性的测量点。
实验条件:本文中制作的是1W 白光LE D ,采用350mA 恒流电源驱动,电压3.5V 左右。
LED 距离屏的距离相同,为60c m ,测试所用工具图2 测试屏和LE D 位置示意图Fig .2 Sche matic diagra m of the testing screen and LE D po 2siti ons .为:CHROMA METER CS 2100M I N OLT A 色彩色差计。
对单个器件光通量、色温和色坐标等的测量;采用的ss p3112LED 光谱波长分析系统利用积分球的方法测试整个LED 的色度坐标和色温。
色度坐标的离散性可以用每个LED 的9个测试点的色度坐标的标准差来表示,设9个测试点的色坐标为(x i ,y i )(i =1,2,…,9),9测试点的色坐标平均值为(x,y ),则标准差为σ:σ=69i =1[(x i -x )2+(y i -y )2]n。
主波长分布也能体现9点的色坐标离散性。
主波长范围越小,9点色坐标越集中,则LE D 的空间色度分布越均匀。
另外,从主波长的大小可以看出这个LED 发光的颜色偏向。
主波长主要采 第4期徐国芳,等:白光LE D 光斑均匀性的改进709 用作图法来体现。
器件之间的色度均匀性,可由色度坐标的标准差和色温标准差来表示,也可由C I E1931色度图上的分布直接反应出来。
设测试得到的器件的色坐标为(x i ,y i )(i 为器件个数),一批器件的色坐标平均值为(x,y ),色度坐标点的标准差为:σ=6ni =1[(x i -x )2+(y i -y )2]n;同理其色温的标准差为:σT c =6ni =1(T c i -T c )2n。
图3 样品空间9点色坐标分布Fig .3 The distributi on of col ori m etric data .4 测试数据及讨论4.1 单个L E D 白光光斑均匀性为了考察单个白光LE D 出射光斑的光学一致性,在A1～A5样品中,随机抽取一个样品,通过9点法测得每个LED 的色坐标空间分布值,并根据公式计算出其色坐标的标准差σ及主波长分布,结果如表1所示。
将表1中每种样品的单个白光LED 的空间9点色度坐标值,即(x,y )值分别绘于折线图3,以考察其分散性,图中所示x =0.33,y =0.33点为理想白光点。
并将A1～A5样品的9点色度坐标位置绘于C I E1931色度图4,以便更直观的反应色度的空间分布性,并标注其主波长分布区域,并将其中A1～A4样品的色度分布嵌入小图中。
图4 A1～A5样品空间9点的C I E1931色度坐标图及其主波长范围分布Fig .4 D istributi on of the col ori m etric data f or WLE D A1～A5in C I E1931and their main wavelength .为了分析的简单和对问题主要矛盾的把握,我们在分析过程中忽略芯片本身发光不均匀的影响,和人工操作的误差。
只考虑工艺对发光均匀性的影响。
由以上表和图可见,A3工艺色坐标标准差相对较小,从折线图、色度图上体现出9点色坐标分布更集中,主波长范围分布也更小,该工艺能更好的控制荧光粉的厚度均匀性,使出射光斑更均匀,同时发出的光也很接近标准白光。
A4略次于A3。
A1、A2的均匀性不好,离散性更大。
A5能改善均匀性,但偏离理想白光太远,对厚度的掌控性太差。
由于A3采用的工艺是在沿衬底边缘在金属基座上涂敷硅胶层,使其与陶瓷衬底填平,这会使荧光粉层在芯片发光层上分布更均匀。
因为硅胶填平陶瓷衬底,使旁边厚的荧光粉层变薄,同时使表1 A1～A5样品9点色坐标标准差及主波长分布Table 1 Standard deviati on of the col ori m etric data for A1～A5in C I E1931and their main wavelength .样品号A1A2A3A4A59点标准差0.007790.009170.004430.005690.00771主波长(nm )502～528485～502492～504493～506475～481710 发 光 学 报第29卷底面积增大,使荧光粉层分布的平面增大,这样荧光粉层在芯片上形成的弧型更平一点,也使荧光粉层均匀些。
A4的结构是沿芯片发光层边缘,使硅胶层填平芯片表面的发光层,这能使芯片上平的面积增大,提高均匀性。
但由于发光面在芯片表面的旁边也要发光,在旁边先涂硅胶,这样会造成旁边露出蓝色光线,且工艺操作性更差。
A5结构在芯片上先涂硅胶,这就先形成一个弧形,原理上能减小荧光粉层的弧形差异,使荧光粉层在芯片上厚度更一致,但是正是由于下面的硅胶层使荧光粉的量减少,造成A5的发光偏向蓝光,同时由于芯片较小,操作更加困难,可控性也更差。
样品A1、A2的结构基本类似,在LED芯片发光层上先涂敷硅胶层,这基本不会改变荧光粉层在芯片上的形状,当然也不能改善荧光粉层的均匀性。
4.2 器件之间的一致性为考察各种工艺制作时的可控性与一致性,考察器件之间的色度、色温一致性,我们采用积分球法测量了样品A1～A5的每批白光LE D的色坐标值(x,y)和色温(Tc),计算出其色度标准差σ和色温标准差σT c,结果列于表2中。
将表2中样品A3一批器件的色度坐标值绘于C I E1931色度图5上,以便更直观的反应器件之间色度的差异性。