白光LED的发光原理
摘要： 1998年发白光的LED开发成功。这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm。蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。 LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K的各色白光。
Abstract：
Key words :
1998年發白光的LED開發成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發藍光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫燒結制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍光激發后發出黃色光發射，峰值550nm。藍光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹脂薄層，約200-500nm。 LED基片發出的藍光部分被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發出的黃光混合，可以得到得白光。現在，對于InGaN/YAG白色LED，通過改變YAG熒光粉的化學組成和調節熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。（如下圖所示）
| 芯片數 | 激發源 | 發光材料 | 發光原理 |
| 1 | 藍色LED | InGaN/YAG | InGaN的藍光與YAG的黃光混合成白光 |
| 藍色LED | InGaN/熒光粉 | InGaN的藍光激發的紅綠藍三基色熒光粉發白光 | |
| 藍色LED | ZnSe | 由薄膜層發出的藍光和在基板上激發出的黃光混色成白光 | |
| 紫外LED | InGaN/熒光粉 | InGaN的紫外激發的紅綠藍三基色熒光粉發白光 | |
| 2 | 藍色LED 黃綠LED | InGaN、GaP | 將具有補色關系的兩種芯片封裝在一起，構成白色LED |
| 3 | 藍色LED 綠色LED 紅色LED | InGaN AlInGaP | 將發三原色的三種小片封裝在一起，構成白色LED |
| 多個 | 多種光色的LED | InGaN、GaP AlInGaP | 將遍布可見光區的多種光芯片封裝在一起，構成白色LED |
表一列出了目前白色LED的種類及其發光原理。目前已商品化的第一種產品為藍光單晶片加上YAG黃色熒光粉，其最好的發光效率約為25流明/瓦，YAG多為日本日亞公司的進口，價格在2000元/公斤；第二種是日本住友電工亦開發出以ZnSe為材料的白光LED，不過發光效率較差。
從表中也可以看出某些種類的白色LED光源離不開四種熒光粉：即三基色稀土紅、綠、藍粉和石榴石結構的黃色粉，在未來較被看好的是三波長光，即以無機紫外光晶片加R.G.B三顏色熒光粉，用于封裝LED白光，預計三波長白光LED今年有商品化的機機會。但此處三基色熒光粉的粒度要求比較小，穩定性要求也高，具體應用方面還在探索之中。
采用LED光源進行照明，首先取代耗電的白熾燈，然后逐步向整個照明市場進軍，將會節約大量的電能。近期，白色LED已達到單顆用電超過1瓦，光輸出25流明，也增大了它的實用性。表二和表三列出了白色LED的效能進展。
表 二 單 顆 白 色L ED 的 效 能 進展
| 年份 | 發光效能（流明/瓦） | 備注 |
| 1998 | 5 | |
| 1999 | 15 | 相若白熾燈 |
| 2001 | 25 | 相若鹵鎢燈 |
| 2005 | 50 | 估計 |
表三 長遠發展目標
| 單顆白色LED | |
| 輸入功率 | 10瓦 |
| 發光效能 | 100流明/瓦 |
| 輸出光能 | 1000流明/瓦 |
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