江 磊，倪凯凯，刘木清

(复旦大学电光源研究所，上海 200433)

引言

作为新一代光源，LED得到了人们越来越多的关注。从照明工程的角度而言，光效(luminous efficacy of a source, LES)、色温(correlative color temperature, CCT)和显色指数(color-rendering index, CRI)是评价LED的三个重要指标。

近年来，随着LED技术的发展，LED光效得到长足的提升，并一再突破人们的期待。另外，随着人们对生活质量要求的提高，光源的显色指数显得越发重要，室内照明的显色指数普遍要求80以上。由此引申出三方面的问题：(1)白光LED的光效和显色指数之间究竟存在怎样相互制约的关系。(2)当光效或显色指数中的一个参量确定时，另一个参量的理论最高值是多少。(3)在不同CCT下，LES、CRI的关系有何变化。本文将通过计算机仿真，从理论角度对此进行相关计算和讨论。

考虑到目前市场上的白光LED器件以蓝光LED芯片加黄色荧光粉的形式为主流，本文仅讨论这种形式下白光LED光效、显色指数和色温之间的关系。

1 实验概述及假设

为进行理论分析，本文假设蓝光LED芯片的外量子效率为1。

目前已有很多相关文献对单色LED光谱分布进行了建模[1-4]。但考虑到对结果的影响不大，本文将蓝光LED光谱和经过黄色荧光粉后产生的黄光光谱均简化为高斯分布。

蓝光LED光谱高斯分布函数为：

(1)

式(1)中，λb，σb分别为蓝光LED的主波长和分布的标准差。

假设蓝光LED获得的总能量为1，则蓝光LED的光谱能量分布为：

(2)

式(2)中，K为用以与黄色荧光粉转换的比例。

假设黄色荧光粉的转换效率为100%，即蓝光光子可以转化为同等数目的黄光光子，并且荧光粉层对光线没有额外的吸收，则黄光光谱能量分布为：