探讨照明白光LED光源的色参数及一致性问题

　作为新一代环保型照明光源，白光发光二极管（LED）灯具有目前照明主流低气压汞蒸汽放电灯无法比拟的优点（如无汞污染、无紫外线辐射），由于国家紧急启动半导体照明工程的政策引导，众多商家投入巨资致力于该产品的研发和生产。但随着社会的发展、人们生活水平的提高及国家相关标准的宣贯，日常生活中人们对照明光颜色的要求越来越高。光颜色的主要指标有色温、色坐标、色容差、显色指数。以下从三方面探讨照明白光LED 光源的色参数及一致性问题。

　　1 蓝光晶片对灯色参数的影响

　　目前较为常用的照明白光发光二极管（LED）晶片峰值波长为465±10 nm，该波长范围正好吻合YAG黄粉的激发波长要求，但由于不同厂家的晶片制造技术不一样、光强高低不同，即使选择同一波长并且波长离散性很小的晶片，也难得到一致性符合普通照明要求的色参数。表1 为相同波长不同厂家的晶片，配合同种YAG 粉及相同辅料配比、封装工艺封装出的20 mA 二极管光色参数，可以看出，用不同厂家的晶片做出的LED 色参数不同，尤其是色坐标变化大。

　　2 YAG荧光粉颗粒度对色参数一致性的影响

　　在正常涂敷情况下，粉的颗粒偏大，制出的二极管色温高，坐标x/y 值都偏低，但显色性好，光通量高。表2 为相同原材料、相同灼烧还原工艺条件，烧制出的两种不同中心粒径的YAG 荧光粉，配合相同晶片辅料配比、封装工艺封装出的20mA 二极管光色参数。由于粉的颗粒影响发光的强度，显然，颗粒分布差的黄粉，制出灯的一致性也差。

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　　3 封装工艺对灯色参数一致性的影响

　　目前国内较常用的白光LED制造工艺大都是手工点胶，当黄粉颗粒分布差或配制出的胶液粘度比重未得到理想控制的情况下，在点胶过程会出现颗粒分布不均匀而影响发光强度，另外，由于是手工点胶，胶量的一致性很难控制，造成粉层厚度不一也影响器件的发光强度，表3 是利用同一厂家、波长偏差±1nm、同批光强较为接近的晶片配合YAG 荧光粉，同批封装出的20mA二极管抽测的光色参数。从表3 中可看出，C 高低相差700 K 以上，x 值相差0.028，y 值相差高达0.047，很难满足普通照明光源的色差要求。

 

　　4 结论

　　目前，国内照明白光LED 光源一般都是利用小功率晶片集成为大功率结构，成品光效可达45 lm/W 以上，几乎可以替代小功率节能灯，但在色参数一致性方面，还无法与节能灯相比。另外由于是多晶片组合，成本高，散热难，因此，要真正实现LED 照明产业化还有相当大的距离，需要各个方面共同努力。

　　通过LED 电流不超过其正常工作要求，设计产品时都会采用降低LED 两端电压来供电驱动，这样是以降低LED 亮度为代价的。采用阻、容降压方式驱动LED，LED 的亮度不能稳定，当供电电源电压低时，LED 的亮度变暗，供电电源电压高时，LED 的亮度变亮些。

　　未来的方式是，先恒压，再线性恒流整合方式。

　　电压保证在一定范围内适应负载需要，按LED 有不同的正向电压V值（3~3.6 V），计算出最低值（按LED实际数量乘上3 V），再计算出最大可能电压值（按3.6V 乘上LED 数量），最终确定电源部分需要调整的电压范围。再线性恒流源恒流，可以多路恒流源并联使用，也可以单路多个恒流源增加电流使用。前端电压源部分采样检测恒流源压差，调整合适负载需求电压，从而达到高效、灵活的驱动线路需求。恒流源需要低压差线性恒流器件，线性恒流源有着很好的电流误差，也会有很好的灰度表现。在小电流时可以有1~3 V 的压差，在大电流方面必须要200~300mV 低压差，才会有较高的效率，那样线性恒流源需要另外供电。其实每种驱动方式均有优、缺点，根据LED 产品的要求、应用场合，合理选用LED 驱动方式，精确设计驱动电源成为关键。