大功率LED作为新一代节能环保固态照明光源,在背光、汽车、通用照明、景观照明、特种照明等领域正逐步取代传统照明光源,市场前景广阔。除了光效外,白光LED用于照明的另一大挑战是其光色品质,常常用空间颜色均匀度来表征。现在国内工业界绝大多数采用荧光粉自流成形的工艺在LED上涂覆荧光粉,该工艺容易操作、成本低,但往往会导致白光LED光斑中黄圈现象,空间颜色均匀度低,光色品质差,所生产的LED难以用于一些高端照明领域,如背光、车灯、室内照明等。目前提高白光LED空间颜色均匀度的方法主要有荧光粉保形涂覆、荧光粉半球形涂覆以及荧光粉添加扩散剂等三种方案,其中保形涂覆工艺复杂,实现困难,成本高,并且相关主要技术被国外所垄断;半球形涂覆实现工艺也比较复杂;添加扩散剂对性能的改善有限,而且会大大降低LED的光效。因此,目前缺少一种工艺简单、成本低,同时又不降低光效的方法来提高白光LED空间颜色均匀度。
武汉光电国家实验室MOEMS研究部提出了一种新颖的采用自由曲面透镜来提高白光LED空间颜色均匀度的方法,该技术是针对荧光粉自流成形的涂覆工艺而开发。在LED封装过程中,无需改进荧光粉的涂覆工艺,仍可采用简单、成本低的荧光粉现有涂覆工艺,仅需将普通的半球形封装透镜改为本成果的自由曲面透镜,就可以大大提高白光LED的空间颜色均匀度。精确的光学模拟结果表明,荧光粉自流成形涂覆的白光LED采用该技术后,空间颜色均匀度从0.334提高到0.957,提高量高达186.5%;光效并无明显衰减,仍可以达到普通LED的99.5%。同时,对该技术的适用范围进行了评估,结果表明对于不同形状的自流成形涂覆的荧光粉层,该技术可以将LED空间颜色均匀度保持在0.7~1.0之间,而普通LED大多在0.4附近,因此该技术稳定、可靠,适用性广。本研究成果具有成本低,操作简单,效果显著,工艺窗口宽,与现有LED封装工艺匹配等优点,适合在企业推广应用。研究成果已在Optics Letters (Vol. 35, No. 11, pp.1860-1862, 2010) 上发表。
该研究工作得到国家自然科学基金委、国家科技部和广东昭信企业集团有限公司的资助。
(责任编辑:陈智敏)