世界領先 孫慶成教授發表新LED光色封裝技術

中央大學LED固態照明團隊召集人、光電系孫慶成主任十九日發表新LED光色封裝技術,其超低之空間色偏,突破文獻的記載,創下世界最佳紀錄。該技術可使白光LED的封裝上,免除「黃暈」與特定角度的超高色溫之不良現象,讓視覺更舒服,也加速LED室內照明時代的來臨。這項成果發表於世界頂尖光學期刊「光學快遞」(Optics Express)。

色溫均齊度 達世界之最

 所謂的「空間色偏」,是指LED燈中間偏藍、周圍偏黃的現象;孫慶成教授團隊突破文獻上最佳之實驗紀錄約為500K左右,光色封裝技術可使白光LED於色溫接近6500K時,空間色偏低於200K;色溫接近5000K時,空間色偏低於110K;暖色系的白光LED甚至可低至40K。

 中央大學理學院院長李正中表示,因全球暖暖化、能源耗竭,環保節能的綠能科技備受矚目。LED具低能源、高發光效率、壽命長、不易破損、無水銀等有毒物質污染的優點,成為各國發展之重點。中央大學掌握這股發展的契機,在LED演色性、色溫均齊度和空間亮度分布均勻度上,均取得世界領先之地位,可望帶動新一波產業發展。

 李正中說,LED是新開發的光源,必須考量到是否對人體健康造成影響。因為LED不像燈管長條形,燈泡圓形,小小一顆,發光亮度強,與自然的太陽光差異大,容易造成色溫不均、空間亮度分布不均等問題,造成人體視覺感到不舒服;孫教授團隊的創新技術,可解決上述問題,為人類的照明科技帶來新曙光。

 中央大學光電與工程學系主任孫慶成說,隨著白光LED性能與價格比例(CP值)大幅提升,已使得LED展現全面進入一般照明的氣勢,而我國在LED產業上具有垂直整合與技術的優勢,因此在未來的發展上深受期待。

 孫慶成說,LED要達室內照明,必須符合五大條件,包括適度亮度、舒適光場、高度色彩表現、均齊空間色彩和時間色彩,這些涉及發光效率、光學與照明設計、螢光粉和封裝等關鍵技術,才能達到節能、不眩光、演色性高、空間色偏低和穩定信賴等目標。

 白光LED應用於一般照明中,室外照明的訴求多以效率為主要訴求,光色品質為輔,但是在室內照明則因為顏色的表現關係到學童對於顏色的認知與一般人在衣著與儀容上的整理,加上光形的表現關係到照明柔和與舒適,因此白光LED的光色品質極為重要。而白光LED燈具能否提供持長效性高品質的光色照明,成為白光LED進入中小學教室成為照明的主力的關鍵因素。

免除藍光入侵 解決「黃暈」現象
 
 目前白光LED在光色表現上的一項弱點即是黃暈的產生,而黃暈的產生會伴隨色溫(即白光的顏色)在空間呈現不一致性的分布,嚴重者會在某些角度形成極高色溫的光束,對人體產生不良影響,對於幼童與青少年的不良影響尤甚。

 舉例而言,國人在一般照明大多使用6500K的冷白光來作為照明,目前市面上白光LED的產品之空間色偏大多在1000K至2500K之間,文獻上最佳之實驗記錄約為500K左右。上述的白光LED在應用上可能產生某些角度色溫值超過CNS規定的7100K,甚至達到9000K以上,可能危及使用者的視力與健康。

 有鑑於此,發展高度空間色溫均齊性的白光LED封裝技術對於LED應用於一般照明有極大的重要性。孫慶成教授基於多年前所發展之LED螢光粉模型,在歷經三年的研究,以改變螢光粉封裝結構為研究方向,在去年底發展出超低空間色偏之白光LED封裝技術,其封裝結構可使白光LED於色溫接近6500K時,空間色偏低於200K,而在色溫接近5000K時,空間色偏低於110K,暖色系的白光LED甚至可低至40K。難能可貴的是上述的LED封裝結構完全不會犧牲LED的封裝效率,也可應用於高演色性的螢光粉配方,其超低之空間色偏為世界最佳紀錄。

 孫慶成表示該項研究成果除申請專利外,也已發表於頂尖的光學期刊「光學快遞」(Optics Express)中,該文章在投稿後九天內旋即被接受,顯見其重要性與卓越性。孫慶成認為,LED在信賴度的提升與LED燈具的良好設計下,該技術將可加速白光LED照明進入家庭與中小學教室,成為真正新世代的綠能光源。

秘書室新聞組