單一基質白光LED用熒光粉進展

白光led作為一種新型的固體光源,在照明和顯示領域有著巨大的應用前景.簡要評述了近年來光轉換型白光led用單基質白色發(fā)光熒光粉的研究進展.重點闡述了以eu2+,eu2+/mn2+,eu2+/ce3+或ce3+/mn2+等作為激活劑的硅酸鹽、氯硅酸鹽、硼酸鹽和氯鋁酸鹽等單基質白色發(fā)光熒光粉的研究結果與最新進展.同時,對該類材料及其應用的研究現狀和發(fā)展方向進行了分析.

利用光學軟件仿真的方法分析了積分球涂層特性、不同測量方法對熒光粉熒光外量子效率測量準確性的影響。為提高傳統(tǒng)方法的測量精度,提出了基于內置標準散射片于積分球中的準確測定led熒光粉熒光外量子效率的新方法,制作了專用實驗系統(tǒng),測試結果顯示商用的不同led熒光粉熒光外量子效率存在差距較大,數值在0.744到0.92之間,且實驗測試結果和理論仿真規(guī)律一致。當積分球吸收系數在1%～5%間變化時,測試系統(tǒng)誤差可控制在2%的范圍之內。

研究了白光led遠場隔離封裝中隔離距離對發(fā)光效率及相關色溫(cct)的影響。實驗結果表明,低電流輸入條件下,白光led的發(fā)光效率隨芯片表面到熒光粉層距離變化是非線性的,當芯片表面到熒光粉層距離為0.88mm時具有最佳發(fā)光效率74lm/w,白光led相關色溫隨著距離的增加呈線性下降。這為白光led的一次光學設計提供了實驗依據。

根據目前l(fā)ed實現白光的兩種主流方式:近紫光led芯片+紅/綠/藍三基色熒光粉和藍光led芯片+黃色熒光粉(或+綠色/紅色熒光粉),本文重點從黃色熒光粉、綠色熒光粉、紅色熒光粉及藍色熒光粉四個方面綜述了利用陽離子置換實現對白光led燈用熒光粉發(fā)光性能改善的研究進展,并對利用該方法對熒光粉的發(fā)光性能改善的研究趨勢進行了展望。

按2(sr0.99,eu2+0.01)o-0．16b2o3-0．84p2o5配料以固相法合成藍色熒光粉。該熒光粉在還原性氣氛中,分別在1100,1150,1200℃和1250℃下進行焙燒。對不同溫度下制成的樣品進行x射線衍射分析,確定樣品的晶體結構及晶相組成。通過測定樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜,研究了焙燒溫度對熒光粉結構的影響。結果表明:在1200℃下合成的熒光粉sr6bp5o20為單一相,屬四方晶系,p4/mmm空間群,晶胞參數分別為a=0．9794nm;c=0．9516nm,對應發(fā)射譜中478nm的發(fā)射峰;在低于1200℃下合成的熒光粉中含有α-sr3(po4)2和α-sr2p2o72個晶相,對應發(fā)射譜中420nm的發(fā)射峰。

采用溶膠凝膠法(sol-gel)合成cao-mgo-sio2:eu3+熒光粉,在近紫外393nm激發(fā)下發(fā)射出eu3+的特征紅色光譜,并研究了該方法中各種工藝條件(如:ph值,eu3+的摻雜量等)對其影響。通過x射線粉末衍射、熒光光譜等分析其發(fā)光特性,表明eu3+離子在cao-mgo-sio2:eu3+基質中處于較低的對稱格位,發(fā)射來源于5d0→7f2613nm為主的紅光。

我國led產業(yè)發(fā)展非常迅速,稀土釔鋁石榴石(yag)系列熒光粉廣泛應用于白光led。德國instrumentsystems公司的spectro320e光譜儀適合光譜的精確測量,文章結合spectro320e和遠方公司的pe-5熒光粉激發(fā)裝置,實現藍光激發(fā)下黃色yag熒光粉的色品坐標、相對亮度、量子效率等參數精確的測試,研究了儀器在不同的測試條件如暗電流、光電倍增管、密度濾光片等設置的不同,對測試結果的影響,并給出利用本裝置測試熒光粉時應該注意的事項。

基于粉漿法制備白光led能得到厚度可控的熒光粉層,改善了白光led的均勻性。由于芯片長時間工作時表面的發(fā)熱以及回流焊時的瞬間高溫環(huán)境,聚乙烯醇(pva)感光膠的顏色容易發(fā)生改變,影響了白光led光效的穩(wěn)定性。本文采用等離子體去膠,實驗結果表明,通過該方法能有效去除感光膠,處理后的led不會因為長時間工作熒光粉表面涂層的變色而引起光效的明顯下降,同時表面的熒光粉涂層仍然為平面涂層,保證了白光的均勻性。

根據色度學基本原理,對熒光粉轉換白光發(fā)光二極管(led)和兩基色、三基色白光led進行了配色計算,得到了距離理想白光點色度坐標(1/3,1/3)小于0.5%范圍內的眾多基色組合,同時對光視效能、顯色指數和熒光粉轉換效率等參數進行了分析,提出了熒光粉轉換白光led和兩基色、三基色白光led的最佳基色組合,并在實驗上對熒光粉轉換白光led進行了驗證。

使用發(fā)射波長為395～400nm的近紫外led芯片來激發(fā)發(fā)射峰值波長分別在615,505和445nm的紅綠藍三基色熒光粉,建立三基色熒光粉混光理論模型,制作不同色溫下高顯色指數白光發(fā)光二極管,研究其光電特性。實驗結果表明,采用近紫外激發(fā)的三基色白光器件色溫為3000～9000k范圍內,其顯色指數均能保持在80～90之間;當色溫大于5000k時,顯色指數可以達到85;測試結果與理論計算吻合良好。最后,實驗證明加入tio2粉末可消除白光led中殘余近紫外線,三基色熒光粉白光led色度參數受工作電流變化的影響較小。

近紫外芯片激發(fā)三基色熒光粉制作的白光LED

使用近紫外半導體芯片激發(fā)紅綠藍三基色熒光粉,制作了白光發(fā)光二極管(led),并研究了其光電特性。結果表明,采用發(fā)射峰值波長分別在613、495和451nm的紅綠藍熒光粉,在波長400nm左右半導體芯片激發(fā)下的白光led,其顯色指數ra最大為82;使用yag熒光粉代替綠色熒光粉后,ra提高到93。測試結果還表明,當工作電流從5ma增加到60ma時,制備的白光led的相關色溫(tc)ra的變化率分別為+9.7%和-1.0%。

白光led的應用正在不斷擴大,已從手機照明及液晶屏的背光等傳統(tǒng)應用擴展到汽車室內照明、手電筒及店鋪陳列照明等大功率領域。其中最具代表性的就是豐田汽車于2007年5月推出的高檔混合動力車"雷克薩斯ls600h",其前照燈使用了白光led。

LED基礎知識-白光LED封裝

采用高溫固相法合成了一種單一相l(xiāng)ica3mgv3o12:eu3+白光發(fā)光粉,研究了不同的合成溫度和不同eu3+摻雜濃度等條件對其發(fā)光性能的影響。該發(fā)光粉在近紫外光激發(fā)下呈現由兩個譜帶組成的發(fā)射光譜,分別是峰值為530nm的[vo4]3-的特征寬帶和峰值為610nm的eu3+的特征寬帶,通過調整合適的eu3+摻雜量它們可混合成白光,當eu3+摻雜摩爾分數為0.01時,發(fā)光粉的色品坐標為(x=0.33,y=0.34),顯色指數為87。該發(fā)光粉可和具有近紫外光發(fā)射的ingan管芯配合制得白光led,極具應用價值。

白光led—封裝工藝 發(fā)布時間：2007-4-6來源：led導航網 一、led封裝工藝 led器件的封裝工藝是一個十分重要的工作。否則，led器件光損失嚴重，光通和光效低，光色不均勻，使用壽命短， 封裝工藝決定器件使用的成敗。當前所發(fā)展的白色led的典型的傳統(tǒng)結構難以適應作為照明光源的要求，模粒、支架、封裝 用的樹脂，光學結構等有待采用新設計思想、新工藝和新材料，以臻工藝完善，適合固體照明光源的發(fā)展。人們一方面繼承， 更重要的是擯棄舊的框框，創(chuàng)新性推出有自己特色的照明用新白光led光源。以下幾個問題應優(yōu)先發(fā)展： 1、取光率。外量子效率低，折射率物理屏障難以克服。 2、導熱。 3、光色均勻和光通高的封裝工藝； 4、封裝樹脂，高透過率，耐熱，高熱導率，耐uv和日光輻射及抗潮的封裝樹脂。 5、涂敷熒光粉膠工藝，目前滴膠工藝落后，成品率低，一致性差，勞動強度

第1頁共12頁 白光led,白光led封裝技術 對于普通照明而言，人們需要的主要是白色的光源。1998年發(fā)白光的led開發(fā)成功。這種led是將gan芯片和釔鋁石榴石（yag） 封裝在一起做成。gan芯片發(fā)藍光（λp=465nm，wd=30nm），高溫燒結制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍光激發(fā)后發(fā)出黃色 光，峰值550nm。藍光led基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有yag的樹脂薄層，約200-500nm。led基片發(fā)出的藍光部分 被熒光粉吸收，另一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F在，對于ingan/yag白色led，通過改變yag熒光粉 的化學組成和調節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000k的各色白光。 白光就是有各種顏色光組成的,平常的太陽光,日光燈都屬于白光 白

綜述了白光led用鋁酸鹽光致發(fā)光材料的最新研究進展?？偨Y了陽離子摻雜、基質種類、助熔劑種類以及制備工藝等對鋁酸鹽led用黃色熒光粉y3-xal5o12:xce3+(yag:ce3+)發(fā)光性能的影響,提出了今后可能的研究和應用發(fā)展方向。并結合本公司的科研進展和市場調研,介紹了鎵鋁酸鹽y3-xal5-ygayo12:xce3+(yagg:ce3+)黃綠粉的研究現狀。

鈦酸鹽因具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和光學性能而成為優(yōu)異的發(fā)光基質材料,綜述了鈦酸鹽作為白光led用紅色熒光粉的國內外研究進展。分別介紹了偏鈦酸鹽(mtio3)型、正鈦酸鹽(m2tio4)型和其他類型的鈦酸鹽紅色熒光粉及其制備方法,并重點介紹了其光譜調控機理。對性能較好的熒光粉進行了重點推介,對鈦酸鹽紅色熒光粉的發(fā)展趨勢做了簡要展望。

提出了一種yag熒光粉在實用藍光激發(fā)下發(fā)射光譜測量的新方法。通過采用高斯函數和費米函數擬合及模擬退火優(yōu)化技術,得到了混合發(fā)光光譜的數學擬合函數,從而分離出熒光粉的發(fā)射光譜,進一步表征其發(fā)光性能。實驗樣品的測量結果表明,與簡單的截切分離方法比較,具有不可忽略的光度量和色度量差異。量子效率、發(fā)光效率和能量效率等光度量的差異均高于1%,相關色溫相差達幾十k,色品坐標、主波長和色純度等色品指標也產生差異,但半峰帶寬變化不大,熒光發(fā)光的峰值波長則基本不受影響。實驗結果表明,所建立方法能夠提高實用條件下yag黃色熒光粉發(fā)射光譜的測量準確性。

我國led產業(yè)發(fā)展非常迅速，稀土釔鋁石榴石（yag）系列熒光粉廣泛應用于白光led。德國instrumentsystems公司的spectr0320e光譜儀適合光譜的精確測量，文章結合spectr0320e和遠方公司的pe-5熒光粉激發(fā)裝置，實現藍光激發(fā)下黃色yag熒光粉的色品坐標、相對亮度、量子效率等參數精確的測試，研究了儀器在不同的測試條件如暗電流、光電倍增管、密度濾光片等設置的不同，對測試結果的影響，并給出利用本裝置測試熒光粉時應該注意的事項。

優(yōu)化yag熒光粉涂層配方和工藝,在傳統(tǒng)球泡燈玻璃外殼內側涂覆yag熒光粉;藍光led芯片采用單坑板上芯片封裝(cob),使藍光芯片之間不存在光的相互吸收;選用塑料外殼,且其內部為鋁制散熱結構,結合高效非隔離驅動電源,優(yōu)選led芯片串聯數量,制作出白光led球泡燈。當led芯片串聯個數為30時,非隔離驅動電源輸出電壓為102v,效率大于90%。在市電下,整燈光通量為212lm,發(fā)光效率為91.95lm/w。該燈外觀新穎,能夠通過玻璃外殼表面均勻出射白光,擴大球泡燈的發(fā)光角度,達到防眩光的目的。