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白光LED与远程荧光粉方法的公平比较

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2015-01-23

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  真正的白光LED并不存在,但是有无数方法来使用LED产生白光。目前半导体固态照明光源和灯具中使用最广泛的是荧光粉转换型白光LED,也就是蓝光LED芯片和荧光粉存在于同一封装中。另一种方法被称为远程荧光粉,组成部分包括蓝光LED、光混合腔以及同LED光源物理上相隔离的带有荧光粉涂层的二次光学器件。尽管最近远程荧光粉阵营宣称其在效能方面具有高达30%的优势,但是二种方法都有各自的拥趸。在本文中,我们将分别考察两种方法分别在射灯和全向性替换灯应用中的表现,从而深入了解它们在成本、性能等方面优劣。

  科锐公司同时销售已经集成在光源和灯具中的白光LED,已经采用远程荧光粉方法的应用所需的蓝光LED。该公司并不偏向于支持某一种方法。当然,应用场合的不同要求会产生相应的“最佳方法”。在我们的一对一比较中会描述典型的设计场景。我们会考虑LED芯片、荧光粉和最终的系统设计。除荧光粉位置之外,考察中我们会使光源或灯具中的元件设计尽可能多的保持一致。

  公平的比较首先要求两种方法中使用的基准LED技术具有相当的性能。科锐的白光LED以及皇家蓝LED来自相同的XLamp XT-E系列,分享同一制造平台以及具有相当的发光波长及辐射光通功率。将被制成白光LED的晶圆会涂上荧光粉,而将被制成蓝光LED的晶圆则省去了这道工序。两种LED均使用XT-E封装外壳,尺寸为3.45×3.45毫米。科锐公司圣巴巴拉技术中心的应用工程团队将两种LED分别组装到具有9X9芯片阵列的光源模组中。

  为了得到使用远程荧光粉方法的射灯和普通替换LED灯,应用团队分别制作了具有荧光粉涂层的平面圆盘和灯泡形光学元件。圣巴巴拉技术中心的团队使用了相同的荧光粉,目标色温为XT-E系列暖白光LED的典型值3000K。工程师们还获得了若干商业远程荧光粉光学元件用于比较。圣巴巴拉技术中心的团队会通过评估圆盘和灯泡型两种方式来研究几何形状是否会对实际效能产生影响。

  比较要做到公平还应该将采用两种不同方案的系统置于典型工作环境中。测试包括25℃环境温度下的基准测试,以及高通量和高温测试。对不同系统进行温度测试时,团队会将光源模组置于85℃的加热台上,等待30分钟以使其到达稳定状态。在实际测试中,LED的驱动电流为700 mA,使系统级的光输出约为1400 Im。

  射灯与灯泡结构

  在定义了测试条件后,让我们来讨论射灯和灯泡的技术细节。该团队制作的4英寸LED白光射灯使用了白光LED光源模组,塑料反射罩以及4英寸的聚碳酸酯散光片(如图1)。对于远程荧光粉方案,团队使用的是皇家蓝色( Royal-blue)的光源模组,白色塑料反射罩以及大小两种带有荧光粉涂层的散光片(如图2)。从图中可以看到两个光源模组都被放置在前面提到过的加热台上。

  

图1荧光粉转换型白光LED组成的光源模组(a)、以及加上反射罩(b)和散光片(c)后作为射灯的原型。

  

图2皇家蓝LED组成的光源模组(a)、反射罩/混光腔(b)和大直径(c)及小直径(d)荧光粉光学涂片作为远程荧光粉式射灯的原型。

  在替换灯泡的测试中,团队使用相同的光源模组并仍置于加热台上。对于白光LED,使用35 mm直径玻璃球形罩,散光涂层位于光源模组的顶部(如图3)。对于远程荧光粉灯,分别使用了团队自己的和商业的玻璃光学元件。

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