（浙江古越龙山电子科技发展有限公司）
摘要：本文主要阐述蓝光芯片不同激发波段对发光二极管白光色系上所产生的影响，以此来提高白光光色均匀一致性问题，降低色差不良。
关键词：发光光谱、色品坐标、激发波长、主波长、峰值波长、1931 CIE图
一、背景
众所周知，世界上除了太阳光是自然光外，其余产生的都是人工色光，特别是像白光这样的混合光。目前产生白光的方法主要有三种，一种是R、G、B三基色混合产生白光，一种是用紫外UV激发（R+G+B）荧光粉产生白光，另一种就是目前全球LED封装中用的最普遍的方法，用蓝光激发荧光粉产生白光。在LED封装界中，白光的封装技术已是公开的秘密，现在各大厂家争相竞争的是产品的品质，主要指的是白光的光色要求，例如色度一致性，色度的集中率，以及白光的亮度与衰减度等等。LED白光应用也非常广泛，大到汽车室内外指示灯以及装饰灯，小到各类显示屏，背光板，指示面板等等，随着消费者对LED产品越来越多的了解，以及应用厂家对产品品质的要求也越来越高，对于一些细节性的要求，如灯光效果，眼睛视觉效果等等也提出了更高的要求。这就促使封装厂在技术上寻求突破，才能在封装界立于不败之地。
二、理论研究
LED色品坐标：
CIE 1931色度图是用标称值表示的CIE色度图，所有单色光都位于舌形曲线上，这条曲线就是单色轨迹，曲线旁标注的数字是单色光的波长值；自然界中各种实际颜色都位于这条闭合曲线内；在色度图内部，跨过白色区域的一条黑体曲线是黑体色温轨迹线，各种典型的白光光源坐标点均位于此黑体曲线上，在其周围形成各个合成白光区域，在这个区域内，每个点都代表不同的颜色，每一个点都可通过不同的蓝光芯片波长激发相应波长的荧光粉来实现，相当于蓝光芯片波长点连接荧光粉波长点形成一直线，线上点的光谱辐射能量可通过调节芯片激发荧光粉的能量来调节，如芯片激发后蓝光能量强于荧光粉，则色品坐标往蓝色方向下移，反之，则往荧光粉方向上移。
任何一个色品坐标点和周围相邻点的颜色，是不相同的，但是点与点之间距离越近，颜色就越相近，人的眼睛就不能分辨。只有当两点之间的距离足够大，我们才能感觉到它们的差别。人眼感觉不出颜色变化的最大范围，称为颜色宽容量。有人研究表明，在色度坐标图上的不同位置，颜色的宽容量并不是相同。蓝色区的宽容量最小，绿色区的宽容量最大。也就是说，色度图的不同区域，相等的距离并不能代表视觉上的相等色度差。
白光LED发光光谱
每一个不同颜色的点都有不同的光谱曲线图，它是一条刻画辐射能量随波长变化规律的曲线，单色光光谱是具有单个波峰的光谱能量曲线，混合光白光则分别具有蓝光波峰与黄光波峰的双波峰光谱能量曲线。光谱曲线实际是用光谱辐射计测试时，得到的一组以一定步长（通常为1nm）为距的离散数据而形成。
三、试验对比
目前我们公司采用的是单晶型蓝光芯片激发黄色荧光粉产生白光的方式，芯片波段、亮度的选择以及荧光粉波长，中心粒径大小等等直接影响白光发光效果，可以调配的白光大致可以分为正白，冷白，暖白、青白光等几个主要色系。作为白光的发光主件，蓝光芯片是直接决定白光颜色的最重要因素之一。其不同的波段直接影响白光的光谱效果，所以波段范围选择越多，白光配比成功的几率就高；同时不同波长的荧光粉选择也直接影响产生的白光光谱效果。目前LED行业用来生产白光的蓝光从主波段上来选择，一般在448-462.5nm之间，而其中又以452-462.5nm为主。主波长主要是用来反映人眼能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长，而真正用来激发荧光粉的激发波长即芯片的峰值波长，其直接影响白光颜色。
例如在同样是2.5nm范围的主波长芯片，在CIE色度图上的区域范围是不一样的，同样峰值波长范围也是不一样的。以主波长452.5-455nm和455-457.5nm进行试验为例，分别进行了白光峰值波长测试和白光颜色试验对比，以1nm为单位，进行分段筛选，低波段芯片的峰值波长范围明显要小于高波段芯片，高波段芯片峰值波长离散程度高，也就是主波长越高，产品峰值波长浮动越大。如下表：
四、试验对比结果
从上述测试数据、打点图以及对产品的实际光色对比，总结出：决定白光色坐标的芯片波长，主要取决于峰值波长，以此也验证了CIE色坐标图上，相同范围的主波长，其对应的峰值波长范围完全不一。由于峰值波长的差距，最终造成的色差就会呈现偏紫、偏蓝等各种不同程度的颜色差距。峰值波长范围越大，实际的白光光色差距就越大，反之，峰值波长越相近，色差就越不明显。而用于激发白光的峰值波长集中率直接取决于芯片厂家的制造工艺以及测试筛选工序，集中率越高，说明芯片厂家制程越好，越有利于下游封装厂最终对白光的封装效果。
参考文献：
[1]颜色视觉理论在CIE色度系统中的应用 楚高利 俞显芳《河南科技》2015（15：102-103）
[2]发光二极管光谱参数测试方法的研究 金尚忠 王东辉 周文 张在宣《光电子.激光》2002.13（8）825-827
论文作者:陈丹萍,陶忠良
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/8
标签：波长论文; 荧光粉论文; 峰值论文; 芯片论文; 色度论文; 光谱论文; 颜色论文; 《电力设备》2018年第2期论文;