白光led封装技术与封装材料(good)

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时间:2018-02-27

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1、白光LED封装由于高辉度蓝光LED的问世,因此利用荧光体与蓝光LED的组合,就可轻易获得白光LED。目前白光LED已成为可携式信息产品的主要背光照明光源,未来甚至可成为一般家用照明光源。此外最近几年出现高功率近紫外LED,同样的可利用荧光体变成白光LED,LED的特点是小型、低耗电量、寿命长,若与具备色彩设计自由度、稳定、容易处理等特点的荧光体组合时,就可成为全新的照明光源。通常LED与荧光体组合时,典型方法是将荧光体设于LED附近,主要原因是希望荧光体能高效率的将LED产生的光线作波长转换,而将荧光体设于光线放射密度较高的区域,对波长转换而言是最简易的方法。此外荧光体封装方法决定

2、白光LED的发光效率与色调,因此接着将根据白光化的观点,深入探讨LED与荧光体的封装技术。蓝色LED+YAG荧光体的白光化封装图1是目前已商品化白光LED,具体而言它是将可产生黄光的YAG:Ce荧光体分散于透明的环氧树脂内,再用设于碗杯内的蓝色LED产生的光线激发转换成白光,这种方式的白光发光机制是利用LED产生蓝色光线,其中部份蓝光会激发YAG荧光体变成黄色发光,剩余的蓝光则直在外部进行蓝光与黄光混色进而变成白光,这种方式的特点是结构简单,只需在LED的制作过成中追加荧光体涂布工程即可,因此可以大幅抑制制作成本,此外另一特点是色度调整非常单纯。 图1蓝光LED+YAG荧光体图2是

3、改变树脂内YAG荧光体浓度之后,LED色坐标plot的结果,由图可知只要色坐标是在LED与YAG荧光体两色坐标形成的直线范围内,就可任意调整色调,依此可知YAG荧光体浓度较低时,蓝色穿透光的比率较多,整体就会呈蓝色基调白光;相对的如果YAG荧光体浓度较高时,黄色转换光的比率较多,整体呈黄色基调白光。如上所述将部份蓝色LED当作互补色的方式,不需要高密度(与树脂的百分比)的荧光体涂布,因此可以有效降低荧光体的使用量。一般而言荧光体与树脂的百分比,虽然会随着YAG荧光体的转换效率,与碗杯的形状而改变,不过10~20wt%左右低配合比就能获得白光。此外由于蓝光LED放射的光强度,在中心轴

4、与周围的分布并不相同,即使LED芯片周围的YAG荧光体的密度完全相同,仍然会造成轴上与周围的光线不均等问题,这也是今后必需克服的课题之一。图3是蓝光LED+YAG荧光体白光LED制作流程;图4典型的发光频谱,由图可知LeadFrameType与ChipType都是将蓝光LED设于碗杯内,再用混有定量YAG荧光体的树脂涂布封装。由于LED具备小型、省电、长寿等特征,因此已经广泛应用于行动电话、PDA等可携式信息产品的背光照明光源,以及步道引导灯等领域。 图2蓝光LED+YAG荧光体的色度调整方法 图3荧光体的涂布工程 图4YAG荧光体+蓝光LED的发光频谱近紫外LED+RGB荧光体的

5、白光化封装有关LED芯片与荧光体组合构成白光LED的方式,除了以上介绍的蓝色LED+YAG荧光体以外,近紫外LED+RGB荧光体的组合方式,最近也越来越受到重视,这种方式的特征是将LED产生的近紫外光,分别转换成R、G、B再合成变成白光,它所cover的白光领域比蓝色LED+YAG荧光体方式更宽广,此外紫外光转换成R、G、B的动作原理与传统荧光灯相同,因此没有色彩不均的困扰而且演色性非常优秀。利用R、G、B荧光体产生白光的场合,通常事先会根据一定的混合比率调整各荧光体,因此接着要介绍荧光体的调整方法。一般而言评鉴光源色彩时,若使用XYZ表色系(CIE1931)作说明会比较容易理解。

6、基本上它是根在XYZ表色系再用下式求得光源色彩的三个刺激值:S(λ):光源放射量的相对分光分布。:XYZ表色系的等色关数。k:比例系数。接着利用式(1)求得的三个刺激值XYZ,代入下式就可求得色度坐标x,y,z:此外XYZ表色系的等色关数,相当于标准比视感度V(λ),因此利用式(1)求得的Y刺激值成为表示亮度的尺寸。一般光源的色彩是用(Y,x,y)方式表示,因此又称为CIE表色值。RGB荧光体的场合,若欲利用各荧光体的CIE表色值作简计算,必需先用荧光分光器量测相对分光分布,再代入式(1)与式(2)就可获得各表色值,这种情况通常会希望激发各荧光体的波长,都能落在LED发光中心波长附

7、近,如此一来就能以相同的测试条件,利用各荧光体的相对分光分布使表色值作相对性处理。此处假设RGB荧光体的表色(Y,x,y)分别如下:R荧光体:(YR,xR,yR)G荧光体:(YG,xG,yG)B荧光体:(YB,xB,yB)有关白色目标色度坐标W(xW,yW)的各Y刺激值比率(YR,YG,YB),根据加法混色法则下列关系就能成立:Y:YG:YB=此处(x0,y0)表示直线R-G与直线R-W的交点坐标。图5RGB荧光体的色度调整方法 实际混合制程是将RGB荧光体的色度坐标

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