[发明专利]一种蓝光LED激发荧光粉性能测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光粉，尤其是涉及一种蓝光LED激发荧光粉性能测试装置及测试方法。

背景技术

随着世界各个领域都对环保和节能提出了更高的要求，在照明行业中，LED成为各界关注的焦点。基于LED灯的白光光源在液晶显示屏等背光行业广泛使用，近年来更是在手电筒、室内照明以及路灯照明等领域广泛应用。白光LED灯具有诸如尺寸小、光效高、寿命长以及节能环保等优点，有望取代传统白炽灯以及荧光灯成为新一代固态照明光源。目前主要有三种技术途径可以实现白光LED：一是通过红、绿、蓝（RGB）三基色LED芯片混光获得白光，二是通过紫外芯片激发三基色荧光粉实现白光，三是通过蓝光芯片激发黄光荧光粉实现白光。综合技术、工艺等因素，第三种技术不仅在白光LED封装技术上占据主导地位，并已实现产业化。

目前LED荧光粉性能的测量，从光源获取上来说，通常利用白光通过滤光片或者白光经过单色仪获取蓝光的方法获得激发光源，激发荧光粉发光，获得荧光粉的光谱特性。但这种测量方法与实际应用中的情况不符合。实际应用中采用蓝光LED激发荧光粉，用这种方法测出的光谱与实际使用中的蓝光LED芯片的发射光谱会有较大的差别。从测量方法上来说，利用蓝光直接激发荧光粉获得荧光粉光谱的测量方式虽然简单，但存在光能损失严重，窄带光谱与实际的LED激发光谱差别很大等问题。另一方面，大多数荧光粉测试方法没有考虑到LED光源的升温对荧光粉激发效率的影响。随着驱动电流的增大，LED光源的结温越来越高，很容易造成激发光源的波峰漂移，这会造成对荧光粉发光性能测试的偏差，从而导致测量结果的不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供基于积分球的一种蓝光LED激发荧光粉性能测试装置及测试方法。

所述蓝光LED激发荧光粉性能测试装置设有固定底座、积分球、出光筒、蓝光LED光源、TEC控温夹具、恒流源、余弦收集器、光谱仪、计算机、挡板和标准白板；

所述积分球固定于固定底座上，出光筒自上而下从积分球顶端放入积分球内部，作为激发光源的蓝光LED光源位于出光筒上部，光线自上而下垂直入射，蓝光LED光源分别连接TEC控温夹具和恒流源，TEC控温夹具对蓝光LED光源的热沉进行控温，恒流源为蓝光LED光源提供驱动电流；蓝光LED光源产生的蓝光激发置于积分球底部的待测荧光粉或标准白板上，待测荧光粉所发射的光以及标准白板反射的光经过挡板的遮挡，在积分球内均匀反射，由积分球内壁上的余弦收集器收集，并通过光纤导入到光谱仪内，光谱仪连接计算机，光谱仪的数据输出端接计算机，由计算机的分析与计算，最终测得荧光粉的各种光学性能。

所述蓝光LED激发荧光粉性能的测试方法，包括以下步骤：

1）将积分球固定在固定底座上，积分球内置出光筒，出光筒上放置蓝光LED光源，并将蓝光LED光源与TEC控温夹具和恒流源连接，TEC控温夹具对蓝光LED光源的热沉进行控温，而恒流源为蓝光LED光源提供驱动电流，标准白板放置在积分球底部的夹具上，积分球通过光纤连接光谱仪，光谱仪连接计算机；

2）开启光谱仪预热，点亮蓝光LED光源，用恒流源调节蓝光LED光源的驱动电流，并开启TEC控温夹具进行控温，光源产生的蓝光通过出光筒垂直照射到标准白板上，在积分球内均匀反射，经过挡板的遮挡，光线在积分球内均匀反射，进入余弦收集器中，调节恒流源，改变蓝光LED光源的输入电流大小，待温度稳定后用光谱仪测出蓝光LED光源在不同驱动电流下的相对光谱功率分布；

3）将标准白板替换成待测荧光粉，放置在积分球底部的夹具上，点亮蓝光LED光源，用恒流源调节蓝光LED光源的驱动电流，并开启TEC控温夹具进行控温，蓝光LED光源产生的蓝光经过出光筒垂直照射到待测荧光粉上，产生蓝光和黄光混合后得到白光，经过挡板的遮挡，光线在积分球内均匀反射，进入余弦收集器中，调节恒流源，改变蓝光LED光源的输入电流大小，待温度稳定后用光谱仪测出不同驱动电流下蓝光LED光源和待测荧光粉发射的混合后的相对光谱功率分布，即白光的相对光谱功率分布；

4）将步骤3)所得的混合后的白光的相对光谱功率分布与步骤1)所得的激发光源的相对光谱功率分布进行比较，扣除白光相对光谱功率分布中的蓝光光谱部分，即可得到待测荧光粉在不同驱动电流下的蓝光LED光源激发下所得的待测荧光粉的相对光谱功率分布，进而按照上述荧光粉测量原理计算荧光粉的发光效能、量子效率、光转换效率等参数；

5）绘出电流-光谱功率曲线即为待测荧光粉在不同电流驱动下蓝光LED光源激发下的波长-发光效能曲线、波长-量子效率曲线以及波长-光转换效率曲线。