远程荧光粉形状对LED发光性能的影响

第３２卷第１期　光电技术应用　Ｖｏ１．３２．Ｎｏ．１　２０１７年２月　ＥＬＥＣＴＲＯ．ＯＰＴＩＣ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１７　・光电器件与材料・　远程荧光粉形状对ＬＥＤ发光性能的影响　肖　华　，郭自泉　，党思佳　，王阳夏。，肖　俊　，史　园　（１．厦门大学电子科学系，福建省半导体照明工程技术研究中心，福建厦门３６１００５；　２．深圳岑艺电子有限公司，广东深圳５１８０００；３．厦门华联电子有限公司，福建厦门３６１００８；　４．厦门市产品质量监督检验院，国家半导体发光器件（ＬＥＤ）应用产品质量监督检验中心，福建厦门３６１００４）　摘要：研究了不同驱动电流和光强分布条件下，圆顶形、椭球形以及圆锥形远程荧光粉的发光性能。实验采用蓝光ＬＥＤ激　发ＹＡＧ：Ｃｅ　荧光粉产生白光，并通过恒流源和ＴＥＣ控温热沉分别控制ＬＥＤ驱动电流和热沉温度，通过对三种不同形状远程封装　的荧光粉的光、色指数等进行对比，发现椭球状样品的综合光学特性最佳，光通量最高。同时，三种远程荧光粉分别进行了不同　电流下的Ｙｅｌｌｏｗ—ｂｌｕｅ　Ｒａｔｉｏ（ＹＢＲ）空间分布测试，结果显示，圆顶形样品的ＹＢＲ空间分布均匀性最好，且在不同电流下ＡＣＣＴＤ　及ＡＣＵ值在三种样品中最优。相比大角度，三种样品在０。附近测量的ＹＢＲ的值都有不同程度的下降，原因是芯片法线方向的荧　光粉离光源较远，且光通过荧光粉的光程较短，因此激发效果与大角度出光时有差别。光源的封装形状以及荧光粉形状都成为　影响光分布的重要因素，因此通过改变远程荧光粉的封装方式，优化出射光线路径，可以起到改善远程荧光粉发光性能的重要作　用，对完善大功率白光ＬＥＤ光学特性的研究具有较好的参考价值。　关键词：ＬＥＤ；远程荧光粉；相关色温（ＣＣＴ）；光强　中图分类号：０４３９　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７３　１２５５（２０１７）一０ｌ一００１０．０５　Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　Ｓｈａｐｅ　ｏｎ　ＬＥＤ　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ＸＩＡＯ　Ｈｕａ　，ＧＵＯ　Ｚｉ—ｑｕａｎ’，ＤＡＮＧ　Ｓｉ－ｊｉａ　，ＷＡＮＧ　Ｙａｎｇ－ｘｉａ　，ＸＩＡＯ　Ｊｕｎ　，ＳＨＩ　Ｙｕａｎ　ｆ１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｆｕｊｉａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌｉｇｈｔｉｎｇ，Ｘｉａｍｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｍｅｎ　３６１００５，Ｃｈｉｎａ，＂　２．Ｃｅｎｙｉ　Ｅｋｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　５１８０００．Ｃｈｉｎａ；　３．Ｈｕａｌｉａｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｘｉａｍｅｎ　３６１００８，Ｃｈｉｎａ；　４．Ｘｉａｍｅｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ＆Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒｆｏｒ　ＬＥＤ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｄｕｃ￣，Ｘｉａｍｅｎ　３６１００４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｌｕｍｉｎｏｕｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｗｉｔｈ　ｄｏｍｅｄ．ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｏｎｉｃａｌ　ｓｈａｐｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｄｒｉｖｅ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ａ　ｂｌｕｅ　ＬＥＤ　ｉＳ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｔｏ　ｅｘ　ｃｉｔｅ　ＹＡＧ：Ｃｅ”ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｔｏ　ｅｍｉｔ　ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ．ｃｏｎｓｔａｎｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ＴＥＣ　ｈｅａｔ　ｓｉｎｋ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＬＥＤ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｅａｔ　ｓｉｎｋ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｒｏ—　ｍａｔｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐａｃｋｉｎｇ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｈａｐｅｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ　ｓａｍｐｌｅ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｉ【ｇｈｅｓｔ　ｌｕｍｉｎｏｕｓ　ｌｆｕｘ．Ｙｅｌｌｏｗ—ｂｌｕｅ　ｒａｔｉｏ（ＹＢＲ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕ—　ｔｉｏｎ　ｔｅｓｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ａｒｅ　ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｕｒｒｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｄｏｍｅｄ　ｓａｍｐｌｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ＹＢＲ　ｓｐａｔｉａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ，ＡＣＣＴＤ　ａｎｄ　ＡＣＵ　ｖａｌｕｅ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ａｍｏｎｇ　ｔｈｒｅｅ　ｓａｍ—　ｐｌｅｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｏ　ｂｉｇ　ａｎｇｌｅ，ｔｈｅ　ＹＢＲ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｃｌｏｓｅｄ　ｔｏ　０。ｄｅｃｒｅａｓｅ　ａｔ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｅｖ一　收稿日期：２０１７－０１．０６　基金项目：科技部国际合作项目（２０１５ＤＦＧ６２１９０）；科技部港澳台科技合作专项资助项目（２０１５ＤＦＴ１０１２０）；国家自然科学基金（６１５０４１１２，　ｌ　１６０４２８５，５　１６０５４０４）；福建省自然科学基金（２０１６Ｒ００９　１）；福建省经信委企业技术创新项目专项　作者简介：肖华（１９８９．），女，主要从事ＬＥＤ照明以及散热的封装研究；郭自泉（１９８５一），男，博士，工程师，主要研究方向为白光ＬＥＤ光谱调控和　失效机制．　第１期　肖华等：远程荧光粉形状对ＬＥＤ发光性能的影响　ｅｌｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｌａｙｅｒ　ａｔ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｉｐ　ｆａｒ　ａｗａｙ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｓｈｏｒｔｅｒ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｔｈ　ｉｎ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ，ＳＯ　ｔｈｅ　ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｓ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉｇ　ａｎｇｌｅ　ｅｘｉｔ　ｌｉｇｈｔ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ，ｓｈａｐｅｓ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｌａｙｅｒ　ｂｅｃｏｍｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｏ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｌｉｇｈｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ　ｅｘｉｔ　ｌｉｇｈｔ　ｐａｔｈ　ｉｓ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐａｃｋｉｎｇ　ｗａｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ，　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｂｅ￣ｅｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅ—　ｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ　ＬＥＤ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）；ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ；ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（ＣＣＴ）；ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　蓝光ＬＥＤ作为普遍使用的荧光粉激发光源，一　直以来都是实现高功率白光ＬＥＤ的重要组件，且广　泛应用于平面背光源，街灯照明，车灯照明和住宅　照明等照明领域“～１。在提高ＬＥＤ发光性能的研究　中，改善封装技术作为改善光效的重要方式，已成　为研究重点和热点　）。目前，多种封装方式都被认　为可以用于增强白光ＬＥＤ的光效，如保角形封装，　平面涂覆，以及远程荧光粉封装等，其中远程荧光　粉封装不但减小了反射回芯片的光子数，而且有利　于芯片以及荧光粉的散热，被认为是提高光取出效　率的一种封装方式　。Ｎａｒｅｎｄｒａｎ等提出的ＳＰＥ　（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｐｈｏｔｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）远程荧光粉封装减小了　反射会芯片的光子数，从而极大地提高了光取出效　率　。Ｋｉｍ等也通过粗化反射面结构，使得远程荧光　粉封装大量减小被吸收光子的比例，提高了光取出　率　。虽然采用荧光粉远离激发光源的封装形式，　使器件光取出率得到了提高，但光的空间的分布仍　然欠缺均匀性，成为亟待解决的问题　。光的空问　均匀性之所以成为评价白光ＬＥＤ发光质量的一个　重要因素，是因为其对人眼视觉的影响很大　。ＬＥＤ　的光均匀性越差，产生的白光晕圈现象越明显。不　均匀的光分布，比如炫光等，能引起人眼疲劳或者　失明等症状，色均匀性差可导致实际照明效果的不　理想以及人眼视觉不适　。　一些学者对封装引起的ＬＥＤ空间分布均匀性　变化进行了不同程度的研究。Ｗａｎｇ等通过蒙特卡　洛光线追迹，证实了对于均匀覆盖的荧光粉层，由　于光程的不同，出光颜色的不均匀性是不可避免　的，并提出了用不同宽度的荧光粉层叠加的优化方　法来改善荧光粉的色均匀性ｎ　。Ｌｉｕ等曾经提到，荧　光粉的用量跟光电转换效率有负相关性，且在高功　率白光ＬＥＤ的空间色均匀性分布研究中，与半球形　远程荧光粉相比，统平面涂覆和保角形涂覆的荧光　粉色均匀性分别下降了３６和６％左右　”。Ｋｕｏ等利　用脉冲喷雾技术将荧光粉涂覆在硅胶上，留下较小　没有涂覆荧光粉的“窗口”，该种涂覆方式虽然使光　通量和光效有微弱的降低，但却很大程度上提高了　空间的相关色温（ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，即　ＣＣＴ）分布均匀性　。　色空间分布均匀性的提升对高功率ＬＥＤ发光　性能有重要影响。相对平面荧光粉层，曲面荧光粉　层的色均匀度较差，尤其是高色温曲面荧光粉ｎ　。　与平面荧光粉层相比，曲面荧光粉层具有较高的光　取出效率，因此改善曲面荧光粉的发光性能是研发　高光效ＬＥＤ的重要手段。如何提高曲面荧光粉的　色空间分布均匀性也是目前研究人员考虑的热点　问题。　对面积较大的荧光粉层来说，蓝光ＬＥＤ作为理　想的点光源，其芯片发出的光子到远程荧光粉不同　部位的传播距离不同，且蓝光经过的光程随出射角　度的变化而变化，这也是凸面荧光粉涂层不能使空　间色温分布达到完全均匀的原因－－　。在光子与荧　光粉发生反应的过程中，荧光粉对光子有散射作　用，会改变光传播的路径，因此在很大程度上影响　光效和色温分布。实验证明，传统荧光粉大面积点　胶的封装方式会导致荧光粉浓厚不均，空间色品均　匀性差，即使是均匀的荧光粉涂层，空间色分布均　匀性也并不理想　。　目前，大部分有关荧光粉光空间分布均匀性的　研究都仅限于仿真模拟，开展实验研究也会受到实　际条件的限制，难以广泛测试。文中选取了三种具　有代表性的不同形状远程荧光粉进行综合光学性　质的测量和比较，从多种角度研究分析ＬＥＤ光、色　互相影响的内在物理机制，通过调整光源，远程荧　光粉的形状，优化出光路径，进而达到改善远程荧　光粉的发光性能的目的。因此，研究结果对于远程　荧光粉形状的设计、优化、改善以及提升大功率白　光ＬＥＤ光学特性有重要的借鉴意义。　ｌ２　光电技术应用　第３２卷　１　实验　１．１　实验设备　ＹＡＧ：Ｃｅ　。　２结果和分析　２．１光谱测试结果和分析　实验光学测试实验设备主要由德国ＩＳ　Ｓｐｅｅ．　ｔｒｏ３２０光谱仪，ＩＳＰ５００积分球、ＬＥＤＧＯＮ　ＩＯ０光强测试　仪三部分组成，其中直径５００　ｍｍ的积分球用于光能　在蓝光ＬＥＤ的激发下，三种样品的光谱形状如　图２所示。　的收集，ＬＥＤＧＯＮ１００光强测试仪用于对不同形状远　程荧光粉封装的ＬＥＤ进行光谱空间分布测试。　１．２实验内容　调节恒流源（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ　２４００）使ＬＥＤ工作电流　为１００～７００　ｍＡ，同时对ＬＥＤ发光光谱进行控温测　试，通过ＴＥＣ控温热沉（Ｋｅｉｔｈｌｅｙ　２５１０）控制ＬＥＤ管　壳温度保持在２５℃。实验中激发光源采用Ｂｒｉｄｇｅ—　Ｌｕｘ公司提供的ＢＸＣＢ４５４５１Ｗ大功率蓝光ＬＥＤ，其　芯片大小为１　ｍｍｘｌ　ｍｍｘ０．０１　ｍｍ，发光峰值波长在　４５２～４５５　１３１１１之间，半峰宽和工作电流分别为２０　ｎｍ　和３５０ｍＡ。如图１所示。　图２工作电流３５０ｍＡ，热沉温度２５℃下三种　样品的光谱分布　■　（ａ）圆顶形远　（ｂ）椭球形远　（ｃ）圆锥形远　其中，样品２的蓝光和黄光波峰较高，样品１蓝　光波峰最低，样品３的黄光波峰最低。样品光谱形　状的不同可能受以下两种因素的影响：（１）由于形　状不同，三种荧光粉样品与激发蓝光的接触表面积　不同；（２）三种荧光粉样品的形状不同，会造成表面　光子的人射角各异，因此光在荧光粉中传播的光程　以及光分布的均匀性也不同。　程荧光粉　程荧光粉　程荧光粉　网１　三种荧光粉样品示意图　样品１为圆顶形远程荧光粉，样品２为椭球形　远程荧光粉，样品３为圆锥形远程荧光粉，三种样品　的厚度约为１　ｍｍ，高度约为２０　ｍｍ，荧光粉种类为　表１给出了样品在工作电流３５０　ｍＡ，热沉温度　２５　ｃ《＝下的常用光、色光参数。　表１在３５０　ｍＡ，２５　ｑＣ下三种样品的光参数　结果显示，样品２不但光通量最高，而且其他各　方面光参数都取得了相对优良的值，如光电转换效　２．２光空间分布均匀性与ＹＢＲ测试　率，量子效率，光转换效率，和发光效能等。样品ｌ　的发光效率和样品２差别不大，但主波长较长，且相　关色温和显色指数最低。样品３的几种发光效率最　低，但色温和显色指数和样品２差别不大。　如图３所示，对光谱曲线在可见光３８０～７８０　ｎｍ范　围内进行积分即可得到ＬＥＤ的总辐射通量。　以光谱曲线中两峰值波长之间最低能量处的　波长为界，对光谱曲线在小于此波长的范围内进行　积分可得到ＬＥＤ蓝光部分的辐射通量；对光谱曲线　第１期　肖华等：远程荧光粉形状对ＬＥＤ发光性能的影响　在大于此范围内进行积分可得到ＬＥＤ黄光部分的　辐射通量”　。按此积分规则，对光谱曲线进行积分，　得到总辐射能量，蓝光辐射通量，黄光辐射通量，由　此可计算出黄光辐射通量和蓝光辐射通量的比值，　简称ＹＢＲ。荧光粉的发光性质中，相关色温是衡量　其发光品质的重要因素，而相关色温的变化跟白光　的ＹＢＲ有密切关系。　０．００２　５　一　Ｏ．ｏ０２０　０．０Ｏｌ　５　：　嘣　０．ＯＯｌ　０　一　０．ｏ００　５　０．００００　一　４００　４５０　５００　５５０　６００　６５０　７００　７５０　波长／ｎｍ　图３　ＹＢＲ计算示意图　图４给出三种样品分别在１００，３００，５００和　７００　ｍＡ下空间．９０。～９Ｏ。的ＹＢＲ分布。　（ａ）样品１在空间一９０。～９０。不同电流下的ＹＢＲ分布　（ｂ）样品２在空间一９０。～９０。不同电流下的ＹＢＲ分布　（ｃ）样品３在空间一９０。一９Ｏ。不同电流下的ＹＢＲ分布　图４样品１，样品２，样品３在空问一９Ｏ。一９Ｏ。不同电　流下的ＹＢＲ分布　结果显示，三种样品的ＹＢＲ空间分布形状完全　不同，且都在０。附近出现了不同程度的下降，此现　象在高电流下更为显著。原因一方面是光源从０。　出光到达荧光粉的距离比大角度出光到达荧光粉　的距离远。另一方面，根据ＹＢＲ的计算公式，其值　和产生的黄光所占比例有关，而黄光的产生和蓝光　的传播方向以及通过的荧光粉层厚度有关。一般　来说，蓝光往０。方向穿过的荧光粉厚度最薄，因此　产生的黄光比例较低；当光的发射角度增大，蓝光　斜着穿过荧光粉层，黄光比例开始增加，当接近９０。　方向时，黄光比例又开始减小，因此产生的ＹＢＲ会　不断变化。对于半球形荧光粉层来说，蓝光无论往　哪个方向传播，荧光粉层内光程的变化不大，因此　样品１的ＹＢＲ随角度变化最小。　色温空间均匀性（ａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｌｏｒ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ，即　ＡＣＵ）是衡量远距离荧光粉封装的光学特性的一个　重要参数。Ｌｉｕ等人将ＡＣＵ定义为一９０。～９０。空间中，　ＹＢＲ的最小值和最大值之比ｕ“，即　ＡＣＵ＝ＹＢＲ…／ＹＢＲ…　（１）　根据定义，ＡＣＵ值越大，空间的色温分布均匀　性越好。如表２所示。　表２三种样品不同电流下的ＡＣＵ变化　１４　光电技术应用　第３２卷　样品１的ＡＣＵ值以及大电流下的稳定性是三　１２　种样品中最高的，样品３各个参数为最低。三种样　品的ＡＣＵ值随着流的增大，呈降低趋势。一方面，电　流的增大，会使光通量增大，荧光粉可以更充分地和　蓝光光子产生反应；另一方面，随着电流增大，蓝光　会出现过饱和的情况，即大量蓝光没有与荧光粉反　１ｌ　ｌｌ　应生成黄光，且在荧光粉腔内大量散射，改变光分　布，因此会导致其ＡＣＵ值产生变化。　为了进一步衡量三种样品的色温空间分布情　况，引入ＡＣＣＴＤ（ａｎｇｕｌａｒ　ＣＣＴ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ），即角向　ＣＣＴ误差　，计算结果如图５所示。　ｌ　８００　ｌ　５００　三　蠡　样品３／／／　　１　２００　一　—／　９００　６００　３ｏｏ　１００　２００　３００　４００　５００　６００　７００　驱动电流／ｍＡ　图５三种样品的ＡＣＣＴＤ在不同电流下的变化　在大电流下，三种样品的ＡＣＣＴＤ呈增大趋势，　且样品２在大电流下的增幅远大于其他样品。相比　之下，样品１的ＡＣＣＴＤ值保持在１６０Ｋ左右，为三种　样品中的最小值，说明其相关色温随空间角度的变　化最小，与表２中的实验结果相符。　激发光源的光分布以及被激发荧光粉的ＣＣＴ　不同可能会造成ＹＢＲ空间分布的不同。因此，实验　控制激发光源驱动电流为３５０　ｍＡ，添加样品４为新　增实验对象，即形状和样品１相同，但色温为低色温　的远程荧光粉。四种样品分别用半球形和平面型　硅胶封装的蓝光ＬＥＤ作为激发光源进行测试，其　ＹＢＲ空间均匀性分布如图６ａ和图６ｂ所示。　角度／（。）　（ａ）半球形硅胶封装的蓝光ＬＥＤ激发下的ＹＢＲ空间分布　一１００　—６０　—２０　０　２０　６０　１００　角度／（。）　（ｂ）平面硅胶封装的蓝光ＬＥＤ激发下的ＹＢＲ空间分布　图６工作电流为３５０　ｍＡ，热沉温度２５℃下，四　种样品在半球形硅胶封装的蓝光ＬＥＤ和平面硅　胶封装的蓝光ＬＥＤ激发下的ＹＢＲ空间分布　实验结果显示，半球形硅胶封装蓝光ＬＥＤ激发　下，样品ｌ的ＡＣＵ为０．９５６，远远高于其他样品的　ＡＣＵ值，也就是说样品１的ＹＢＲ空问分布均匀性良　好。样品２的ＹＢＲ值远高于其他样品，说明样品２　的黄光成分远高于其蓝光成分，即光转换效率较　高，这与表１的实验结果相符合。对比样品１和样　品４，其ＹＢＲ分布在不同色温下差别并不明显，说明　色温对其ＹＢＲ分布影响不大。　将图６ａ和图６ｂ进行对比，发现平面硅胶封装　的蓝光ＬＥＤ作为激发源仅对样品２和样品３的色空　间分布起到了较好的调节作用，但对样品１和样品３　的ＹＢＲ分布没有起到太大调整的作用。这说明不　同形状的远程荧光粉要根据本身的几何特性来选　择合适的激发光源，才能起到较好的激发效果，形　成高质量的白光。　３结论　研究了不同驱动电流和不同光源激发条件下，　圆顶状、椭球状以及圆锥状远程荧光粉的综合发光　性能。结果显示，椭球状远程荧光粉各方面综合光　学性能较佳，但色稳定性在大电流条件下不如其他　样品。圆顶状远程荧光粉的ＡＣＣＴＤ值随电流变化　的稳定性以及ＹＢＲ空间分布均匀性远高于其他样　品，且在不同色温样品的ＹＢＲ分布区别不大。椭球　状以及圆锥状远程荧光粉的ＹＢＲ空间分布受不同　形状的光源影响较大。综合以上实验结果，远程荧　光粉形状对光空间分布较其他因素的影响较大，因　（下转第５５页）　第１期　王堵明等：基于Ｔｅｔｒｏｌｅｔ变换和ＳＶＤ的ＱＲ码数字水印　５５　（上接第１４页）　此在实际操作中要根据荧光粉形状的几何特性，优　化出光路径，配合适当的激发光源，才能得到理想　的白光。　Ｅｘｐｒｅｓｓ　２０１２．２０（６）：６６２２—６６３０．　ＷＡＮＧ　Ｓｉ—ｍｉｎ，ＣＨＥＮ　Ｘｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｍｉｎｇ－ｘｉａｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｉｍ—　［１０１　ｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｌｏｒ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ—ｅｍｉｔ－　ｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｓｃｒｅｅｎ・－ｐｒｉｎｔｅｄ　ｍｕｈｉｌａｙｅｒ　ｐｈｏｓ—　参考文献　ＺＨＵ　Ｙｉ—ｔｉｎｇ，Ｎａｒｅｂｄｒａｎ　Ｎａｄａｒａｊａｈ．Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒ－　ｆｏｒｍａｎｅｅ　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ＬＥＤｓ［Ｊ］．Ｊ　Ｌｉｇｈｔ＆Ｖｉｓ．Ｅｎｖ．　２００８，３２（２）：１　１５—１　１９．　　Ｄｕｎｒｕ．Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　【２］　ＣＨＵＮＧ　Ｓｈａｎｇ—ｃｈａｏ．ＨＯ　Ｐｅｉ－ｅｈｅｎ．ＬＩｐｈｏｒ—ｉｎ—ｇｌａｓｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌ　Ｏｐｔｉｃｓ，２０１４，５３（３６）：８４９２—８４９８．　ｂｉｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｒｅａｌ—　［１１１　ＬＩＵ　Ｚｏｎｇ—ｙｕａｎ，ＷＡＮＧ　Ｋａｉ，ＬＵＯ　Ｘｉａｏ－ｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｓｐａｔｉａｌ　ｃｏｌｏｒ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｆｏｒ　ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ－－ｅｍｉｔ　ｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ　ｂｙ　ｒｅｍｏｔｅ　ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ＹＡＧ：Ｃｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｉｆｌｍ［Ｃ］／／２０１０　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　６０ｔｈ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＣＴＣ），２０１０：１７０３—１７０７．　ＫＵＯ　Ｈａｏ—ｃｈｕｎｇ，ＨＵＮＧ　Ｃｈｅｎｇ—ｗｅｉ，ＣＨＥＮ　Ｈｓｉｎ—ｃｈｕ，ｅｔ　【１２】　ａ１．Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｆｏｒ　ｐｈｏｓ—　ｃｈｉｐ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｏｎ　ｌｉｇｈｔ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｌｉｇｈｔ－－ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ　ａｒ・－　ｒａｙ［Ｊ］．Ｏｐｔ　Ｅｘｐｒｅｓｓ，２０１５　２３（１　１）：Ａ６４０一Ａ６４９．　【３】　ＣＨＥＮ　Ｋｕｏ—ｊｕ，ＣＨＥＮ　Ｈｓｉｎ—ｃｈｕｎ，ＳＨＩＨ　Ｍｉｎ—ｈｓｉｕｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｌｕｍｉｎｏｕｓ　ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ＷＬＥＤｓ　ｕｓｉｆｎｇ　ａ　ｄｕ—　ｐｈｏｒ—ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤｓ［Ｊ］．Ｏｐｔ　Ｅｘｐｒｅｓｓ．２０１　１＿１９　（１０４）：Ａ９３０　Ａ９３６．　，ｅｔ　ａ１．Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｏｎ　【１３】　ＬＩＵ　Ｚｏｎｇ—ｙｕａｎ，ＬＩＵ　Ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｋａｉａｌ—ｌａｙｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｐａｃｋａｇｅ［Ｊ］．Ｊ．　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌ，２０１３，３ｌ（１２）：１９４１—１９４５．　ＨＵＡＮＧ　Ｈｓｉｎ—ｔａｏ，ＨＵＡＮＧ　Ｙｉ—ｐａｌ，ＴＳＡＩ　Ｃｈｕａｎｇ—ｃｈｕａｎｇ，　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤｓ　ａｆｆｅｃｔｅｄ　ｂｙ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　［４】　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈ—　ｅｔ　ａ１．Ｐｌａｎｎａｒ　ｌｉｇｈｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｉｎｇ　ａｒｒａｙ　ｏｆ　ｂｌｕｅ　ＬＥＤｓ　ｔｏ　ｅｘｃｉｔｅ　ｙｅｌｌｏｗ　ｒｅｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｆｉｌｍ［Ｊ］．Ｊ　Ｄｉｓｐ　Ｔｅｃｈｎｏ１．　２０１１，７（１）：４４—５１．　ｎｉｅｒ—Ｎｏｖａ　Ｊ　Ｐ　ｅｔ　ａ１．Ｅｘｔｒａｃｔ—　【５】　Ｎａｒｅｎｄｒａｎ　Ｎ，ＧＵ　Ｙ，Ｆｒｅｙｓｓｉｉｎｇ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ—ｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤ　ｎｏｌｏｇｉｅｓ，２０１０．３３（４）：６８０—６８７．　钱可元，罗毅．荧光粉层形状对白光ＬＥＤ空间　［１４】　刘志彬，色温均匀性的影响『Ｊ１＿半导体光电，２０１２，３３（５）：　６５　１－６５５．　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ　Ｓｔａｔ　Ｓｏｌ，２０１５，２０２（６）：Ｒ６０一Ｒ６１，　［６］　ＫＩＭ　Ｊｏｎｇ　Ｋｙｕ，ＬＵＯ　Ｈｏｎｇ．Ｓｔｒｏｎｇｌｙ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｉｎ　ＧａｌｎＮ　ｗｈｉｔｅ　ｌｉｇｈｔ—ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ｒｅ—　【１５】　宋国，缪建文，施建珍，等．一种提高白光ＬＥＤ相关色　温分布均匀性的方法『Ｊ１．光电子・激光，２０１０，２１（７）：　９８３—９８７．　ｍｏｔｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｕｓｅ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　ｃｕｐ［Ｊ］．　Ｊｐｎ　Ｊ　Ａｐｐｌ　Ｐｈｙｓ，２００５，４４（５Ｌ）：Ｌ６４９．　Ｋｅｐｐｅｎｓ　Ａ，Ｄｅｎｉｊｓ　Ｓ，Ｗｏｕｔｅｒｓ　Ｓ，ｅｔ　ａ１．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐａｔｉａｌ　ｃｏｌｏｕｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｈｏｓｐｈｏｒ—ｗｈｉｔｅ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　［１６】　ＣＨＥＮ　Ｈｓｉｎ—ｃｈｕ，ＣＨＥＮ　Ｋｕｏ－ｊｕ，ＬＩＮ　Ｃｈｉｅｎ—ｃｈｕｎｇ，ｅｔ　ａ１．　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｏｆ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｂｙ　Ｚｒ０２　ｎａｎｏ—ｐａｒ－　ｔｉｃｌｅｓ　ｆｏｒ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤｓ［Ｊ］．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１　２，２３（２６）：　２６５２０１．　ｌｉｇｈｔ—ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅｓ［Ｊ］．　ＳＰＩＥ，　２０１０，　７７（１７）：　７７１７０Ｊ一１—７７１７ｏｊ一１０．　［１７】　ＳＵ　Ｑｉａｎｇ，ＰＥＩ　Ｚｈｉ—ｗｕ，ＣＨＩ　Ｌｉ—ｓｈｅｎｇ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｙｅｌ—　ｌｏｗ—ｔｏ－ｂｌｕｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｒａｔｉｏ（ＷＢ）ｏｆ　Ｄｙ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｊ　Ａｌｌｏｙ　Ｃｏｍｐｄ，１９９３，１９２（１）：２５—２７．　—ｗｅｉ，ＬＵＯ　Ｚｈｅｎ—ｙｕｅ，ＺＨＵ　Ｒｕｉ・ｄｏｎｇ，ｅｔ　ａ１．　【１８】　ＣＨＥＮ　ＨａｉＴｕｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｌｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤ　【８］　徐国芳，饶海波，余心梅，等．白光ＬＥＤ光斑均匀性的　改进【Ｊ１．发光学报，２００８，２９（４）：７０７—７１２．　Ｃｈｉｎｇ－ｅｈｅｒｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｃｈｉｎｇ－ｙｉ，ＣＨＥＮ　Ｃｈｅｕｇ－ｃｈｉｅｎ，ｅｔ　［９］　ＳＵＮ　１．Ｈｉｇｈ　ａｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｉｎ　ａｎｇｕｌａｒ　ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ—ｃｏｌｏｒ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｉｔｈ　ａ　ｇｕｅｓｔ—ｈｏｓｔ　ｌｉｑｕｉｄ　ｃｒｙｓｔａｌ［Ｊ］．Ｏｐｔ　Ｅｘｐｒｅｓｓ，２０１５，２３　（１０）：１３０６０．１３０６８．　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｈｉｔｅ　ＬＥＤｓ　ｆｒｏｍ　２８００Ｋ　ｔｏ　６５００Ｋ［Ｊ］．Ｏｐｔ