第2章 LED的发光原理及特性 51║温（CCT）的概念，也就是当光源的品与完全辐射体在某一温度下的品最接近，即在1960CIE-UCS品图上的品差最小时，则该完全辐射体的温度称为该光源的相关温。 用于照明工程的LED，尤其是白光LED，除表现颜外，更重要的特性是周围的物体在LED光照明下所呈现出来的颜与该物件在完全辐射（如日光）下的颜是否一致，即所谓的显特性。 1974年CIE推荐用“试验”法来定量评价光源的显性，以测量参照光源照明和待测光源照明下标准样的总位移量为基础来规定待测光源的显性，用一个显指数值来表示。CIE规定用完全辐射体或标准照明体作为参照光源，并将其显指数定为100，还规定了若干测试用的标准样。
在参照光源和待测光源下，根据上述标准样形成的差来评定待测光源显性的好坏，光源对某一种标准样的显指数称为特殊显指数，用R1表示。
R1=(100～4.6)∆E i（2-21）式中：∆E i为第i号标准样在参照光源和待测光源下的差。
CIE推荐的标准样共有14种，其1～8号为中等饱和度、中等明度的常用代表性调样品，9～14号样品包括红、黄、绿、蓝等几种饱和、欧美人种的皮肤和树叶绿。对于在一些特殊场合使用的LED光源，必须考核其特殊的显指数。1985年我国制定了“光源显性评价方法”标准，并增加了中国女性肤
的样，作为第15种标准样。这对于评价在电视演播室、商场、美容场所等照明用LED光源的显性尤为重要，光源对前8个样的平均显指数称为一般显指数，用R a表示。
（7）白光LED的热性能
照明用LED发光效率和功率的提高是当前LED产业发展的关键问题之一。与此同时，LED的PN结温度及壳体散热问题显得尤为重要，一般用热阻、壳体温度、结温等参数表示。 （8）白光LED的辐射安全足底理疗仪
目前，国际电工委员会（IEC）将LED产品等同于半导体激光器的要求进行辐射安全测试和论证。因LED是窄光束、高亮度的发光器件，考虑到其辐射可能对人眼视网膜的危害，对于不同场合应用的LED，国际标准规定了其有效辐射的限值要求和测试方法。目前在欧盟和美国，照明LED产品的辐射安全作为一项强制性的安全要求来执行。
（9）白光LED的可靠性和寿命
可靠性指标用于衡量LED在各种环境中正常工作的能力，寿命是评价LED产品可用周期的质量指标，通常用有效寿命或终了寿命表示。在照明应用中，有效寿命是指LED在额定功率条件下，光通量衰减到初始值的百分比（规定数值）时所持续的时间。
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①平均寿命：一批LED同时点亮，当经过一段时间后，不亮LED的比例达到50%时所用的时间。
②经济寿命：在同时考虑LED损坏以及光输出衰减的状况下，其综合输出减至某特定比例的时间，此比例用于室外光源时为70%，用于室内光源时为80%。
2.2.2 白光LED的实现方法
日亚公司在蓝光LED成功开发出来之后随着开发的产品便是白光LED。日亚公司研发的白光LED并不是半导体材料本身直接发出白光，而是由蓝光LED激发涂布在其上方的黄
║52LED照明与工程设计
光YAG荧光粉，荧光粉被激发后产生的黄光与原先用于激发的蓝光互补而产生白光。通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿光和红光复合得到白光，显性较好。但是，这种方法所用荧光粉的有效转换效率较低，尤其是红荧光粉的效率需要有较大幅度的提高。目前日亚公司市售商品仍是利用460nm的InGaN蓝光半导体激发YAG荧光粉来产生555nm的黄光，随着蓝光晶粒发光效率的不断提高以及Y AG荧光粉合成技术的逐渐成熟，蓝光晶粒与黄光荧光粉封装的白光LED为目前较成熟的白光LED技术。
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虽然说利用蓝光晶粒配合YAG荧光粉的白光LED封装技术是目前较成熟的技术，但是利用这样方法封装出来的白光LED有几个严重的问题迟迟无法解决。首先是均匀度问题，因为激发YAG荧光粉的蓝光晶粒实际上参与白光的配，所以，蓝光晶粒发光波长的偏移、强度的变化及荧光粉涂布厚度的改变均会影响白光的均匀度。最常看见的例子便是利用这种方式封装的白光LED，中央部分看起来较蓝（或较白），而旁边的区域看起来较黄（荧光粉涂布得较厚），每一只白光LED的颜更不尽相同。而且利用蓝光晶粒配上YAG荧光粉的白光LED技术，具有白光温偏高、演性偏低等问题。因此，开发一种更好的技术是目前各LED厂商的重大课题。
2．紫外光或紫光（300～400nm）LED＋RGB荧光粉
用紫外光或紫光（300～400nm）LED和RGB荧光粉来合成白光LED的工作原理和日光灯是类似的，但是比日光灯的性能要优越，紫光（400nm）LED的转换系数可达0.8，各荧光粉的量子转换效率可达0.9。
紫外光LED配上RGB三荧光粉提供了另一个研发方向，其方法主要是利用实际上不参与配出白光的紫外光LED激发RGB三荧光粉，由三荧光粉发出的三光配成白光。这样的方法因为紫外光LED不实际参与白光的配，所以，紫外光LED波长与强度的波动对于配出的白光而言不会特别敏感，并可通过各荧光粉的选择及配比调制出温及演性可接受的白光。该方法的显性更好，但这种方
猪食槽法所用荧光粉有效转换效率较低，尤其是红荧光粉的效率需要较大幅度提高，而且目前转换效率较高的红和绿荧光粉多属硫化物体系，这类荧光粉的发光稳定性差、光衰较大，因此开发高效的、低光衰的白光LED用荧光粉已成为一项迫在眉睫的工作。
利用紫外光LED和RGB荧光粉合成白光的相关研发工作仍有相当大的发挥空间。这种技术虽然有种种优点，但是仍有相当的技术难度，包括配合荧光粉紫外光波长的选择（荧光粉最佳转换效率的激发波长）、紫外光LED制作的难度及抗UV封装材料的开发等，仍有待进一步研发。
3．根据三基原理用红、绿、蓝3种LED合成白光
屋面檩条将RGB三基LED组成一个像素可得到白光，但这种办法主要的问题是绿光的转换效率低，现在红、绿、蓝光LED的转换效率分别达30%、10%和25%，白光流明效率可达60 lm/W。通过进一步提高蓝、绿光LED的流明效率，白光流明效率可达200 lm/W。由于合成白光所要求的温和显指数不同，对合成白光的各LED的流明效率的要求也不同。
利用三基LED直接封装成白光LED是最早制成白光LED的方法，其优点是不需经过荧光粉的转换，由RGB三基LED直接配成白光，除了可避免荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外，更可以通过分开控制RGB三基LED的光强，实现全彩的变效果（可变温），同时可通过LED波长及强度的选择得到较佳的演性；但其缺点是混光困难，使用中在此光源前方各处可轻易观察到多种不同的
颜，并在各遮蔽物后方看到彩的影子。
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