單一基質(zhì)白光LED用熒光粉進(jìn)展

白光led作為一種新型的固體光源,在照明和顯示領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景.簡要評述了近年來光轉(zhuǎn)換型白光led用單基質(zhì)白色發(fā)光熒光粉的研究進(jìn)展.重點(diǎn)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(zhì)白色發(fā)光熒光粉的研究結(jié)果與最新進(jìn)展.同時,對該類材料及其應(yīng)用的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了分析.

利用光學(xué)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(zhǔn)確性的影響。為提高傳統(tǒng)方法的測量精度,提出了基于內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)散射片于積分球中的準(zhǔn)確測定led熒光粉熒光外量子效率的新方法,制作了專用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),測試結(jié)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(shù)值在0.744到0.92之間,且實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和理論仿真規(guī)律一致。當(dāng)積分球吸收系數(shù)在1%～5%間變化時,測試系統(tǒng)誤差可控制在2%的范圍之內(nèi)。

研究了白光led遠(yuǎn)場隔離封裝中隔離距離對發(fā)光效率及相關(guān)色溫(cct)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(dāng)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(guān)色溫隨著距離的增加呈線性下降。這為白光led的一次光學(xué)設(shè)計提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

根據(jù)目前l(fā)ed實(shí)現(xiàn)白光的兩種主流方式:近紫光led芯片+紅/綠/藍(lán)三基色熒光粉和藍(lán)光led芯片+黃色熒光粉(或+綠色/紅色熒光粉),本文重點(diǎn)從黃色熒光粉、綠色熒光粉、紅色熒光粉及藍(lán)色熒光粉四個方面綜述了利用陽離子置換實(shí)現(xiàn)對白光led燈用熒光粉發(fā)光性能改善的研究進(jìn)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(jìn)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(lán)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(jìn)行焙燒。對不同溫度下制成的樣品進(jìn)行x射線衍射分析,確定樣品的晶體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的影響。結(jié)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(shù)分別為a=0．9794nm;c=0．9516nm,對應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(chǎn)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(yīng)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(jié)合spectro320e和遠(yuǎn)方公司的pe-5熒光粉激發(fā)裝置,實(shí)現(xiàn)藍(lán)光激發(fā)下黃色yag熒光粉的色品坐標(biāo)、相對亮度、量子效率等參數(shù)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(shè)置的不同,對測試結(jié)果的影響,并給出利用本裝置測試熒光粉時應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過該方法能有效去除感光膠,處理后的led不會因?yàn)殚L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(jù)色度學(xué)基本原理,對熒光粉轉(zhuǎn)換白光發(fā)光二極管(led)和兩基色、三基色白光led進(jìn)行了配色計算,得到了距離理想白光點(diǎn)色度坐標(biāo)(1/3,1/3)小于0.5%范圍內(nèi)的眾多基色組合,同時對光視效能、顯色指數(shù)和熒光粉轉(zhuǎn)換效率等參數(shù)進(jìn)行了分析,提出了熒光粉轉(zhuǎn)換白光led和兩基色、三基色白光led的最佳基色組合,并在實(shí)驗(yàn)上對熒光粉轉(zhuǎn)換白光led進(jìn)行了驗(yàn)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(lán)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(shù)白光發(fā)光二極管,研究其光電特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(nèi),其顯色指數(shù)均能保持在80～90之間;當(dāng)色溫大于5000k時,顯色指數(shù)可以達(dá)到85;測試結(jié)果與理論計算吻合良好。最后,實(shí)驗(yàn)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(shù)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(dǎo)體芯片激發(fā)紅綠藍(lán)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(jié)果表明,采用發(fā)射峰值波長分別在613、495和451nm的紅綠藍(lán)熒光粉,在波長400nm左右半導(dǎo)體芯片激發(fā)下的白光led,其顯色指數(shù)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(jié)果還表明,當(dāng)工作電流從5ma增加到60ma時,制備的白光led的相關(guān)色溫(tc)ra的變化率分別為+9.7%和-1.0%。

白光led的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大,已從手機(jī)照明及液晶屏的背光等傳統(tǒng)應(yīng)用擴(kuò)展到汽車室內(nèi)照明、手電筒及店鋪陳列照明等大功率領(lǐng)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(chǔ)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(xiàn)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(diào)整合適的eu3+摻雜量它們可混合成白光,當(dāng)eu3+摻雜摩爾分?jǐn)?shù)為0.01時,發(fā)光粉的色品坐標(biāo)為(x=0.33,y=0.34),顯色指數(shù)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(yīng)用價值。

白光led—封裝工藝 發(fā)布時間：2007-4-6來源：led導(dǎo)航網(wǎng) 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(yán)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(dāng)前所發(fā)展的白色led的典型的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)難以適應(yīng)作為照明光源的要求，模粒、支架、封裝 用的樹脂，光學(xué)結(jié)構(gòu)等有待采用新設(shè)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(qiáng)度

第1頁共12頁 白光led,白光led封裝技術(shù) 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(lán)光（λp=465nm，wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含ce3+的yag熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色 光，峰值550nm。藍(lán)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(lán)光部分 被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到得白光?，F(xiàn)在，對于ingan/yag白色led，通過改變yag熒光粉 的化學(xué)組成和調(diào)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(jìn)展?？偨Y(jié)了陽離子摻雜、基質(zhì)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(yīng)用發(fā)展方向。并結(jié)合本公司的科研進(jìn)展和市場調(diào)研,介紹了鎵鋁酸鹽y3-xal5-ygayo12:xce3+(yagg:ce3+)黃綠粉的研究現(xiàn)狀。

鈦酸鹽因具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和光學(xué)性能而成為優(yōu)異的發(fā)光基質(zhì)材料,綜述了鈦酸鹽作為白光led用紅色熒光粉的國內(nèi)外研究進(jìn)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(diǎn)介紹了其光譜調(diào)控機(jī)理。對性能較好的熒光粉進(jìn)行了重點(diǎn)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(shí)用藍(lán)光激發(fā)下發(fā)射光譜測量的新方法。通過采用高斯函數(shù)和費(fèi)米函數(shù)擬合及模擬退火優(yōu)化技術(shù),得到了混合發(fā)光光譜的數(shù)學(xué)擬合函數(shù),從而分離出熒光粉的發(fā)射光譜,進(jìn)一步表征其發(fā)光性能。實(shí)驗(yàn)樣品的測量結(jié)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(guān)色溫相差達(dá)幾十k,色品坐標(biāo)、主波長和色純度等色品指標(biāo)也產(chǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所建立方法能夠提高實(shí)用條件下yag黃色熒光粉發(fā)射光譜的測量準(zhǔn)確性。

我國led產(chǎn)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(yīng)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(jié)合spectr0320e和遠(yuǎn)方公司的pe-5熒光粉激發(fā)裝置，實(shí)現(xiàn)藍(lán)光激發(fā)下黃色yag熒光粉的色品坐標(biāo)、相對亮度、量子效率等參數(shù)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(shè)置的不同，對測試結(jié)果的影響，并給出利用本裝置測試熒光粉時應(yīng)該注意的事項(xiàng)。

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(nèi)側(cè)涂覆yag熒光粉;藍(lán)光led芯片采用單坑板上芯片封裝(cob),使藍(lán)光芯片之間不存在光的相互吸收;選用塑料外殼,且其內(nèi)部為鋁制散熱結(jié)構(gòu),結(jié)合高效非隔離驅(qū)動電源,優(yōu)選led芯片串聯(lián)數(shù)量,制作出白光led球泡燈。當(dāng)led芯片串聯(lián)個數(shù)為30時,非隔離驅(qū)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(kuò)大球泡燈的發(fā)光角度,達(dá)到防眩光的目的。