蓝光光谱宽度及荧光粉配比对白光性能的影响研究
;Research on the effect of spectral width of blue light andihhihil ff hi lih\lpospor ratos on te optcaperormance owtegti!I]
伴随着科学技术进步,白光光源历经了从白炽灯到固态白光光源的更新迭代.目前固态照明领域里最受人关注的是LED照明与激光照明,如何实现高光效和高显色性是国内外的研究热点.本论文从理论计算角度研究了激发光光谱宽度及荧光粉配比对白光光效和显色性能的影响,以期建立激发光谱及荧光粉配比与白光性能的关联,为高性能白光的研发提供理论指导.主要研究内容包括:1、基于光谱计算理论,考察了激发源光谱宽度对白光光效的影响.结果表明,光效随光谱宽度增加整体呈缓慢降低的变化趋势,不同荧光粉都有其理想激发源光谱宽度范围,此范围内光效受激发源光谱宽度变化影响较弱.对应本文所选YGA-1号与YAG-2号荧光粉,当激发源光谱宽度分别在2~18nm和2~21nm范围内变化时,光效随光谱宽度增加呈缓慢降低的变化趋势.当激发源光谱宽度大于18nm和21nm时,光效随光谱宽度增加呈线性降低的变化趋势.同时利用实验室制备的荧光粉模块,采用远程激发方式,对理论计算结果进行了实验验证.2、针对蓝光LD具有窄光谱宽度和偏振性的特点,计算分析了 LED、LD激发荧光粉时入射方式对激发源光能利用率的影响.LED作为激发光源,垂直于荧光粉入射面入射时光能利用率最大为96%;LD作为激发光源,以布鲁斯特角,偏振角度为0°入射时,光能利用率可达到99.9%.并提出一种适用于LD激发的荧光粉模块,此模块可提高激光光能利用率4%左右,同时用Tracepro软件对所提模型进行了仿真验证.3、研究了白光光谱组分对显色指数的影响,通过光谱计算,得到了白光显色指数随光谱中红色波段光谱组分增加呈升高的变化趋势.针对本文所选两种荧光粉材料,红色波段光谱添加比例由0.1增大到1的过程中,显色指数由70.2逐渐升高到94.7.并以实验室制备的荧光粉模块进行了实验验证,由混合荧光粉获取的白光光谱中各光谱功率配比为9:5:2,显色指数为81,与计算添加红色波段光谱比例为0.4时各光谱功率配比为90:19:9,显色指数为84的结论相符.采用光谱计算的方法可有效反映出白光性能参数,且计算结论与制备荧光粉模块时材料质量比具有对应关系.4、以光谱计算理论及遗传算法为基础,提出了反演计算目标色温下高显色性白光中各光谱功率配比方法.在已知所选激发源与荧光粉参数情况下,计算得到色温为2925K时,白光光谱中蓝、黄、红三种光谱功率配比为1:1.56:1.92,显色指数为89,色坐标为(0.3956,0.3014),实验所得白光光谱中蓝、黄、红三种光谱功率配比为1:1.59:1.93,显色指数为84,色坐标(0.4012,0.3095),反演计算结论与实验结果吻合.此反演计算方法可为高显色性荧光粉模块的制备提供理论参考.
- 作者：
- 刘选福
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 李德胜
- 中图分类号：
- TN312.8
- 关键词：
- 白光光源；激发源光谱宽度；荧光粉配比；光效；显色指数
- White light source； Spectral width ofexcitation source； Phosphor ratio； Luminous efficiency； Color rendering index