一舉三得：提高COB出光效率,、顯色指數(shù)、色溫
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2015-11-19
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近年來,，板上芯片（COB）封裝結(jié)構(gòu)的LED應(yīng)用快速增長,，這是由于COB封裝結(jié)構(gòu)將多個(gè)發(fā)光二極管（LED）封裝在一個(gè)小面積的平面內(nèi)，使裝配的燈具外殼更輕便簡潔,，3c認(rèn)證,，易于實(shí)現(xiàn)二次配光，實(shí)現(xiàn)特定的光學(xué)分布,，恒光電器,照亮您的生活,，且具有尺寸小、成本低,、利于散熱,、出光率高且易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
目前市場(chǎng)上COB的結(jié)構(gòu)種類眾多,，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,，在固定完芯片和焊接金線之后，在基板上灌封熒光膠（有的還在熒光膠上點(diǎn)涂硅膠）,，以保護(hù)芯片不受外界環(huán)境影響和提高導(dǎo)熱散熱能力,。普通的COB封裝結(jié)構(gòu)表面的硅膠呈平面狀或略微凸起狀，但該結(jié)構(gòu)下,，光線在膠體和空氣界面存在嚴(yán)重的全反射問題,。事實(shí)上，照明產(chǎn)品,，COB封裝結(jié)構(gòu)表面的硅膠更重要的作用是提高出光效率,，實(shí)現(xiàn)特定的光學(xué)分布。相對(duì)于常用的平面結(jié)構(gòu),，醫(yī)院led照明,，自由曲面結(jié)構(gòu)可以明顯提高模塊的光萃取,，提高出光效率。
實(shí)驗(yàn)
本實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)COB封裝結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上計(jì)量增加硅膠量,，其結(jié)構(gòu)如圖2,，隨著硅膠量的增加，硅膠自然凸起,，形成自由曲面結(jié)構(gòu),。實(shí)驗(yàn)采用邊加熱邊點(diǎn)膠的方式，提高硅膠固化速度,，讓硅膠在重力作用下自然形成自由曲面,，車間照明，硅膠無溢出現(xiàn)象,。為提高實(shí)驗(yàn)重復(fù)性及數(shù)據(jù)可靠性,，采用同種工藝及材料制作了3個(gè)相同樣品，分別為樣品1,、樣品2和樣品3,。
實(shí)驗(yàn)采用的基板，其發(fā)光面為圓形,，直徑為2 cm,。采用12顆大功率藍(lán)光LED芯片和2顆大功率紅光LED芯片，其電氣連接如圖3所示,。樣品制作時(shí),，先采用銀漿將芯片固定在基板上，然后焊接金線,，點(diǎn)涂黃色熒光粉膠，最后涂覆硅膠,。
結(jié)果與討論
圖4為700 mA驅(qū)動(dòng)電流下,，3個(gè)樣品的光通量隨硅膠量改變時(shí)的變化情況。從圖4可以看出,，隨著硅膠量的增加,，3個(gè)LED樣品的平均光通量呈增長趨勢(shì)，硅膠從0g增加至1.2g時(shí),，樣品1光通量增加了8.68%,，樣品2光通量增加了15.28%，樣品3光通量增加了15.65%,，這是由于隨著硅膠量的增加,，提高了COB出光面的曲度，減少了全反射,，超市照明,，從而提高了出光效率,。從圖中我們還可以看到，當(dāng)硅膠量從1.2g繼續(xù)增加時(shí),，樣品的光通量增速變緩,，平均光通量出現(xiàn)減少的現(xiàn)象。這是因?yàn)殡S著COB出光曲面的提高,，已基本將原全反射的光線提取出來,，家用照明，當(dāng)硅膠量繼續(xù)增大時(shí),，光提取效率降低,，且硅膠對(duì)光線的吸收越來越大，因此光通量增速減緩甚至下降,。
圖5為樣品1改變硅膠量時(shí)的光譜情況,，可以看到樣品的光譜含有藍(lán)光、黃光及紅光三部分,，隨著硅膠量的增加,，紅光和黃光部分光譜有一定的增加， led室內(nèi)照明,，但增加不明顯,，而藍(lán)光部分的光譜增加非常明顯。同樣,，從圖6也可以看出,，隨著硅膠量的增加，3個(gè)樣品光譜中的藍(lán)色比值持續(xù)增加,。
這是因?yàn)樗庋b的COB白光LED 是由藍(lán)色LED激發(fā)黃色熒光后產(chǎn)生的黃光和混合部分沒激發(fā)的藍(lán)光而得,。由于熒光膠的折射率比空氣大，因此,，光線在兩者界面處會(huì)發(fā)生全反射,，當(dāng)沒激發(fā)熒光粉的藍(lán)光經(jīng)全反射后回到熒光粉層后，恒光電器,照亮您的生活,，LED燈管,，可能激發(fā)熒光粉而變成黃光，如圖7中的a光程所示,。隨著硅膠量的增加,，LED出光面的曲度增加，全反射減少,，更多藍(lán)光被直接提取出來,，如圖7中的b光程所示。因此,，隨著硅膠量的增加,，樣品光譜中的藍(lán)光部分增加最多,。從圖7還可以看出，隨著硅膠量的增加,，光萃取時(shí)的平均光程減少了,，降低了硅膠對(duì)光線的吸收，有利于提高樣品的光效率,。
圖8為700 mA的驅(qū)動(dòng)電流下,，３個(gè)樣品改變硅膠量時(shí)的色溫變化情況。從圖中可以看出,，隨著硅膠量增加,，３個(gè)樣品的平均色溫持續(xù)增加，表明其越趨于冷光源,，口碑,，圖5和圖6也證實(shí)了這一點(diǎn)。
圖9為700 mA的驅(qū)動(dòng)電流下,，3個(gè)樣品改變硅膠量時(shí)的顯色指數(shù)變化情況,。從圖８可以看出，隨著硅膠量增加,，裝修照明,，3個(gè)樣品的平均顯色指數(shù)持續(xù)上升。當(dāng)硅膠量增加到1.4g時(shí),，樣品1顯色指數(shù)增加了6.1,，裝修照明，樣品2增加了4.6,，樣品3增加了5.8,。
顯色指數(shù)（CRI）是一個(gè)光源與標(biāo)準(zhǔn)光源（例如日光）相比較在顏色辨認(rèn)方面的一種測(cè)量方式。CRI值是通過將測(cè)得的LED光譜與指定色樣的光譜相比較,，然后通過數(shù)學(xué)分析的方法推導(dǎo)計(jì)算出來的,。通過對(duì)顯色指數(shù)的計(jì)算表明，調(diào)整白光LED的發(fā)光光譜,，使之在可見光連續(xù)、均衡,，可以改善LED光源的顯色性,。如圖7所示的光譜，隨著硅膠量增加,，一定范圍內(nèi)增加藍(lán)光組分的比例,，使得光譜較為均衡，有利于提高白光LED的顯色性,，因此COB白光LED的顯色指數(shù)提高了,。
結(jié)論
實(shí)驗(yàn)表明,，通過在COB封裝結(jié)構(gòu)的白光LED表面適當(dāng)增加硅膠，使其形成自然曲面結(jié)構(gòu),，可以提高COB白光LED的出光效率和顯色指數(shù),，但同時(shí)也增加了色溫。本文通過在補(bǔ)加了紅光LED芯片的COB白光LED 表面增加硅膠量,，最終實(shí)現(xiàn)了14W COB封裝結(jié)構(gòu)下的白光LED,，在電流密度為30 A/cm下，色溫,、顯色指數(shù)及光效分別為4900K,、82和125 lm/W。
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