白光LED燈珠在生活中有廣泛的應(yīng)用，但是白光LED燈珠的光衰減也是最嚴(yán)重的LED燈珠之一，下面，藍(lán)晉光電將為大家介紹一下白光LED燈珠的幾種光的損失。
原因一、白光的產(chǎn)生和顯色指數(shù)的提高

藍(lán)光芯片與熒光粉是商品化白光LED的主要產(chǎn)生方式，圖1是藍(lán)光芯片與YAG：Ce3+熒光粉組合制作的白光LED的光譜，從白光的光譜圖上可以看出，熒光粉光致發(fā)光的發(fā)射譜在整個(gè)可見光波段都有分布，峰值位于人眼視覺曲線的峰值附近。因此這種方法制作的白光LED發(fā)光效率（流明效率）較高，顯色指數(shù)可以達(dá)到70以上，與傳統(tǒng)的日光燈接近，能夠滿足普通的照明需要。

為了提高藍(lán)光芯片+YAG熒光粉方法產(chǎn)生的白光LED的顯色指數(shù)，可以通過引入發(fā)射峰值在490nm的硅基氮氧化物青色LED熒光粉、紫光LED芯片和發(fā)射峰值在630nm以上的硅基氮氧化物紅色LED熒光粉來彌補(bǔ)。

一般情況下，適當(dāng)添加紅色熒光粉可以將顯色指數(shù)提高到80以上，再引入青色熒光粉可以得到高于90的顯色指數(shù)，在此基礎(chǔ)上，增加紫光芯片可以得到全光譜的白光LED，顯色指數(shù)可以接近日光的100。

 

 

原因二、光致發(fā)光的能量損失

藍(lán)光LED芯片+熒光粉方法產(chǎn)生白光的一個(gè)關(guān)鍵物理過程是光致發(fā)光，即熒光粉將藍(lán)光其他波長的光。這個(gè)過程不可避免存在著能量的損失。這個(gè)損失包括三個(gè)部分：

一是熒光粉有低能級向高能級激發(fā)過程量子效率的損失，躍遷到高能級的粒子數(shù)少于吸收的藍(lán)光光子數(shù)；

二是熒光粉由高能級向低能級躍遷時(shí)，存在著非輻射躍遷，引起的輻射發(fā)光量子效率的損失，發(fā)射的可見光子數(shù)目少于向低能級躍遷的光子數(shù)目；

三是單個(gè)藍(lán)光的光子能量高于熒光粉轉(zhuǎn)換后發(fā)射的長波長光子能量，在光子數(shù)相同的情況下，對應(yīng)的輻射通量較小。

第一、二兩種能量損失，損失的是光子數(shù)目，改進(jìn)熒光粉的配方和制備工藝，提高熒光粉激發(fā)和發(fā)射兩個(gè)過程的量子效率，可以減少這兩部分的能量損失。

第三種能量損失是不同波長光子本身能量不同，這一點(diǎn)是光子的物理本質(zhì)所決定的，改變工藝無法減少這一部分的能量損失。在現(xiàn)在的白光LED中，上述三部分的損失大約占到藍(lán)光能量的20%-30%。

 

原因三、提高顯指的發(fā)光效率損失

使用藍(lán)光LED芯片+YAG熒光粉制作的白光LED具有較高的發(fā)光效率，一方面是得益于YAG熒光粉商業(yè)化的時(shí)間早，工藝和技術(shù)成熟度高，熒光粉激發(fā)和發(fā)射的量子效率都比較高，另一方面YAG熒光粉的發(fā)射波長峰值位于人眼視覺函數(shù)的峰值附近，流明效率高。青色和紅色熒光粉發(fā)射峰值遠(yuǎn)離視覺函數(shù)的峰值，流明效率低。摻入青色和紅色熒光粉后，在顯色指數(shù)提高的同時(shí)，必須接受發(fā)光效率的下降。

一般情況下，顯色指數(shù)由70提高到80，發(fā)光效率會下降10-15%，顯色指數(shù)由80提高到90，發(fā)光效率會再下降10%左右。

 

原因四、界面處菲涅爾損耗

光子從LED芯片有源層（PN結(jié)）發(fā)射到空氣中，需要透過芯片與封裝膠、封裝膠與空氣兩個(gè)界面，因?yàn)檫@兩個(gè)界面的兩側(cè)材料折射率存在差異，光透過這界面時(shí)，一部分光會反射回來，反射回來的的光中很大一部分會被吸收損耗掉。這一種界面反射光造成的損失稱為菲涅爾損耗。菲涅爾損耗的大小與界面兩側(cè)光學(xué)介質(zhì)的射射率大小和折射率差有關(guān)，定量的分析非常復(fù)雜，一般情況下，折射率差越大，菲涅爾反射就越嚴(yán)重。

 

原因五、全反射損耗

當(dāng)光由光密介質(zhì)射向光疏媒質(zhì)時(shí)，光的入射角大于某一個(gè)臨界值qc時(shí)，將在界面發(fā)生全反射，這個(gè)臨界值稱為全反射角。

LED芯片制造的材料是高折射率的半導(dǎo)體材料，折射率大于封裝膠和空氣的折射率，這樣在LED芯片和封裝膠的界面、封裝膠和空氣的界面都只有小于一定入射角的光線能夠穿過，這一部分光線形成了一個(gè)以全反射角為半角寬度的錐形，通常被形象地稱為光線的“逸出錐”。

藍(lán)光芯片的主要材料是GaN和藍(lán)寶石，典型折射率分別是2.45和1.78；封裝膠主要是環(huán)氧樹脂和硅膠，典型折射率分別是1.42和1.51；空氣的折射率近似為1。

由GaN入射至硅膠時(shí)，全反射臨界角為38.050；由GaN入射至空氣時(shí)，全反射臨界角為24.090；由藍(lán)寶石入射至硅膠時(shí)（對應(yīng)于倒裝封裝），全反射臨界角為58.030；由GaN入射至空氣時(shí)，全反射臨界角為34.180?？梢钥闯鰪脑龃笕瓷渑R界角的角度看，倒裝技術(shù)也是有利于芯片光提取效率的提高。

以上就是關(guān)于白光LED燈珠的幾種光的損失的介紹，你都學(xué)會了嗎？想了解更多關(guān)于LED燈珠方面的資訊，歡迎關(guān)注藍(lán)晉光電，我們將定期為大家推送LED方面的文章。