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Uv紫光LED的技术探讨

日期: 2020-09-10 17:58 浏览次数 :

    Uv紫光LED正在受到照明设备厂商及液晶显示器厂商的广泛关注。因为通过配合使用紫外光与可将紫外光分别转换成红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的荧光材料,有可能实现具有较强色彩再现力的白色LED。目前,市售的白色LED 大多使用的是蓝色LED以及将蓝色光转换成黄色光的荧光体材料,红色光成份较弱。将白色光照射在红色物质上时会显现出微弱的橙色。如果要用于背光灯的话,就只好在彩色滤波器上想办法。但如果是Uv紫光LED的话,就可以解决这些问题。不过,由于Uv紫光LED的发光效率较使用蓝色LED的产品大约要低一半,因此亮度就成了紫外LED的一大课题。


上述技术发表后,如何生产出具有与使用蓝色LED 相同亮度的白色LED,各LED厂商的解决方案一下子变得明朗了。


芯片尺寸与封装是开发中的关键所在


    为了解决LED因紫外光而出现的性能恶化现象,在封装过程中采用了不使用树脂材料的方法。通过将LED芯片装入金属封装内,不使用任何封装材料直接用金属盖封住。这种方法此前该企业一直在GaN类蓝紫色半导体激光器中采用。由于此前作为封装材料使用的环氧类树脂材料在紫外光的作用下,容易出现树脂性能恶化的现象,导致透明性降低,从而使得LED亮度也随之降低。


    另外,还有一个不可忽视的特点。那就是将紫外 LED发光波长设定为380nm。在波长为405nm的产品中,已经存在具有更高输出功率的紫外LED。例如,美国Cree企业供应的Uv紫光LED工业样品的输出功率为250mW。但是,考虑到目前使用的荧光材料,380nm波长LED的RGB 转换效率要更高一些。


    包括山口大学等院校参加的“21世纪照明工程”正在探讨使用400nm波长紫外LED的可行性。因为“波长380nm的光,在提高使用紫外LED制造的白色LED的发光效率时早晚都要面临极限”(该大学工学部教授、“21世纪照明工程”项目负责人田口常正)。


     该工程主张最佳波长为 400nm的理由主要有两个。一个是紫外LED本身的外部量子效率在400nm附近最高。2002年3月7日、8日于东京召开的“白色LED与新照明系统的应用”论坛上三菱电线工业与Stanley电气、山口大学共同发布的数据显示,波长400nm的外部量子效率是380nm的近2倍。外部量子效率表示的是向LED内部注入1个电子时,从LED向外部放射的光子的数量。这一数值越高,输入LED的电能以热能扩散的可能性就越小。


    另一个理由是使用400nm波长,有望提高荧光体的 RGB转换效率。其理由是RGB各自的波长与紫外光之间的波长差距较小。波长差距越大,波长转换前后的光能量差也就越大。这一能量差将转换成热量,最终会减少转换成光的能量。白色LED本身的外部量子效率方面, “很有可能还是波长400nm的光最高”(山口大学 田口)。


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