8、白光的产生

尊敬的Bob 博士：您是如何生产白色发光二级管的？

简单的LEDs会产生各种单色的彩光。白光是无色的并且至少是

由两种或多种（通常是多种）彩光结合一起而形成的。如果白光灯仅

是由两种单独的彩色光混合制成的话，那么，那些色彩光则被称作合

成混合光。

这些合成的彩色光中蓝色和黄色混合后可以生成我们通常所看

到的白光（灯）。今天我们所看到的大多数的LEDs都是由蓝色的

InGaN(氮化镓铟)

LED 片段芯片制成的。而且这些片段芯片涂有极其精

确数量的荧光体材料（磷）荧光粉，这些材料可以从LED芯片到黄色

光中转换成一部分蓝光来自LED的一部分蓝光通过荧光粉转换成了

黄光。蓝光和黄光合成的结果就是我们所看到的白光。因此，一部分

人则把它叫作LEDs荧光体（磷）转换成的LEDs(PCLEDs).人们把这

种LED产生白光的方法称之为荧光粉LEDs(PCLEDs)

大多数的普通的荧光体材料（磷）用来生产白色的PCLEDs 就是

YAG:Ce。因为它能够吸收由蓝色的LEDs发出的光并且可以将其转换

成非常漂亮的发光物（从绿色到红色但大多是黄色）。YAG 是一种由

化学符号为Yt的稀土元素、铝还有氧等与化学符号为Ce（这种元素

可以使光发生变化）制成的有毒的水晶材料（石榴石）。同时也有一

些人将许多荧光体材料（磷）用在照明上来吸收（UV）紫外光（比如

用于荧光管的那些），而极少能用它来转换波长较长的、可见的、高

效能的蓝色LED并将其稳定的化学性能应用于LED的各种生产工艺。

目前大多的研究致力于能否发现新的荧光体材料（磷）使得他们

能够高效地从InGaN LEDs转换成可见光。在LED的生产工艺中，在

亮度和精确的彩色LED盲点间的正常的变化及在荧光涂布加工的变

化中在盲点包装过程中导致生产PCLEDs.的亮度及“白度”的变化。

在最后的测试过程中，这些LEDs按照不同的强度（亮度）和彩色箱

柜来分类分类装箱。在一个强度箱柜内，一些PCLEDs将是染蓝偏兰

的白光，其它的则是染黄偏黄的白光等等。LED 生产商需要寻找每一

个箱柜（bin）的应用软件领域以保持可控的生产成本。

PCLEDs的另外一个局限性是如何阻止当用白色照明时而产生的

其它颜色的发光物。白色光源能否精确地显示色彩取决于光源所包含

的彩色数量和强度。白光的品质反映出色彩主体应该是超过所注释的

短距离时为好。比如现在，我们举例来说，在用由蓝色和黄色发光管

混合制成的PCLED 白色发光管照明时，红的或绿的发光物不明亮，

可以将蓝色的LED转换成除黄色以外的其他波长的新的荧光体正被

应用，与YAG:Ce结合起来以改善蓝色InGaN PCLEDs显示的光的视觉。

生产PCLEDs另一个类似的方法是使用UV InGaN LEDs和混合荧光体

而且这种荧光体能够使UV转换成蓝光、绿光及红光结合一起而生成

白光发射物。这种方法能够改善显示的色彩，同时可以减少由PCLED

所发出的光的生产的可变性（白色的变化范围）。而UV LEDs包装又

对一些包装的材料提出了挑战，包括金属表面较低的反射率和降低亮

度和相片氧化老化的化合物以及其它减少LED使用寿命的塑料包装

元件。随着LEDs荧光体材料（磷）使用研究的深入，包装材料的研

究似乎更适合UV InGaN LEDs的使用，这也越来越多地引起人们的重

视。

单频LEDs中的荧光体材料（磷）化合物并不是最节能的生产LEDs

的方法。鳞能够使较高能量的LED转化成较低能量的LED，相对较长

波长的光和能量差在磷加热时被损耗掉。吸收和释放光所产生的能量

差叫做（光谱）斯托克司频移。在UV LEDs与磷结合时产生的能量（斯

托克司频移）远比蓝色LEDs与YAG:Ce,结合时产生的能量大得多，

但因为UV InGaN LEDs辐射的光能比InGaN LEDs的要多,所以两种方

法可以产生几乎相等数量的可见光在提供同样的电能（Lm/W）的情况

下。

白炽灯大约17 Lm/W,而现在生产的PCLEDs的可供能量为25 - 40

Lm/W,在实验室实验的结果可以达到70 - 80 Lm/W的能量，然而这些

数字是感人的，成本与目前照明系统设计的不相容性（120/240V AC

运行而LEDs的运行仅是几瓦DC）将会在相当长的时间内缓慢白色

LEDs在照明领域的广泛应用和发展，至少要经过5-10年甚至更长的

时间来逐渐替代使用的过程。

不同颜色的LEDs也可以不用荧光体材料（磷）来产生大范围的

不同颜色的光包括白光。这种途径的技术挑战和软件应用将成为另一

报告的主题。

衷心地希望各位“彻底开明”集中专研电子工业将如何生产LEDs。

Dr. Bob

（签字）