单一基质白光LED用荧光粉进展

白光led作为一种新型的固体光源,在照明和显示领域有着巨大的应用前景.简要评述了近年来光转换型白光led用单基质白色发光荧光粉的研究进展.重点阐述了以eu2+,eu2+/mn2+,eu2+/ce3+或ce3+/mn2+等作为激活剂的硅酸盐、氯硅酸盐、硼酸盐和氯铝酸盐等单基质白色发光荧光粉的研究结果与最新进展.同时,对该类材料及其应用的研究现状和发展方向进行了分析.

利用光学软件仿真的方法分析了积分球涂层特性、不同测量方法对荧光粉荧光外量子效率测量准确性的影响。为提高传统方法的测量精度,提出了基于内置标准散射片于积分球中的准确测定led荧光粉荧光外量子效率的新方法,制作了专用实验系统,测试结果显示商用的不同led荧光粉荧光外量子效率存在差距较大,数值在0.744到0.92之间,且实验测试结果和理论仿真规律一致。当积分球吸收系数在1%～5%间变化时,测试系统误差可控制在2%的范围之内。

研究了白光led远场隔离封装中隔离距离对发光效率及相关色温(cct)的影响。实验结果表明,低电流输入条件下,白光led的发光效率随芯片表面到荧光粉层距离变化是非线性的,当芯片表面到荧光粉层距离为0.88mm时具有最佳发光效率74lm/w,白光led相关色温随着距离的增加呈线性下降。这为白光led的一次光学设计提供了实验依据。

根据目前led实现白光的两种主流方式:近紫光led芯片+红/绿/蓝三基色荧光粉和蓝光led芯片+黄色荧光粉(或+绿色/红色荧光粉),本文重点从黄色荧光粉、绿色荧光粉、红色荧光粉及蓝色荧光粉四个方面综述了利用阳离子置换实现对白光led灯用荧光粉发光性能改善的研究进展,并对利用该方法对荧光粉的发光性能改善的研究趋势进行了展望。

按2(sr0.99,eu2+0.01)o-0．16b2o3-0．84p2o5配料以固相法合成蓝色荧光粉。该荧光粉在还原性气氛中,分别在1100,1150,1200℃和1250℃下进行焙烧。对不同温度下制成的样品进行x射线衍射分析,确定样品的晶体结构及晶相组成。通过测定样品的激发光谱和发射光谱,研究了焙烧温度对荧光粉结构的影响。结果表明:在1200℃下合成的荧光粉sr6bp5o20为单一相,属四方晶系,p4/mmm空间群,晶胞参数分别为a=0．9794nm;c=0．9516nm,对应发射谱中478nm的发射峰;在低于1200℃下合成的荧光粉中含有α-sr3(po4)2和α-sr2p2o72个晶相,对应发射谱中420nm的发射峰。

采用溶胶凝胶法(sol-gel)合成cao-mgo-sio2:eu3+荧光粉,在近紫外393nm激发下发射出eu3+的特征红色光谱,并研究了该方法中各种工艺条件(如:ph值,eu3+的掺杂量等)对其影响。通过x射线粉末衍射、荧光光谱等分析其发光特性,表明eu3+离子在cao-mgo-sio2:eu3+基质中处于较低的对称格位,发射来源于5d0→7f2613nm为主的红光。

我国led产业发展非常迅速,稀土钇铝石榴石(yag)系列荧光粉广泛应用于白光led。德国instrumentsystems公司的spectro320e光谱仪适合光谱的精确测量,文章结合spectro320e和远方公司的pe-5荧光粉激发装置,实现蓝光激发下黄色yag荧光粉的色品坐标、相对亮度、量子效率等参数精确的测试,研究了仪器在不同的测试条件如暗电流、光电倍增管、密度滤光片等设置的不同,对测试结果的影响,并给出利用本装置测试荧光粉时应该注意的事项。

基于粉浆法制备白光led能得到厚度可控的荧光粉层,改善了白光led的均匀性。由于芯片长时间工作时表面的发热以及回流焊时的瞬间高温环境,聚乙烯醇(pva)感光胶的颜色容易发生改变,影响了白光led光效的稳定性。本文采用等离子体去胶,实验结果表明,通过该方法能有效去除感光胶,处理后的led不会因为长时间工作荧光粉表面涂层的变色而引起光效的明显下降,同时表面的荧光粉涂层仍然为平面涂层,保证了白光的均匀性。

根据色度学基本原理,对荧光粉转换白光发光二极管(led)和两基色、三基色白光led进行了配色计算,得到了距离理想白光点色度坐标(1/3,1/3)小于0.5%范围内的众多基色组合,同时对光视效能、显色指数和荧光粉转换效率等参数进行了分析,提出了荧光粉转换白光led和两基色、三基色白光led的最佳基色组合,并在实验上对荧光粉转换白光led进行了验证。

使用发射波长为395～400nm的近紫外led芯片来激发发射峰值波长分别在615,505和445nm的红绿蓝三基色荧光粉,建立三基色荧光粉混光理论模型,制作不同色温下高显色指数白光发光二极管,研究其光电特性。实验结果表明,采用近紫外激发的三基色白光器件色温为3000～9000k范围内,其显色指数均能保持在80～90之间;当色温大于5000k时,显色指数可以达到85;测试结果与理论计算吻合良好。最后,实验证明加入tio2粉末可消除白光led中残余近紫外线,三基色荧光粉白光led色度参数受工作电流变化的影响较小。

近紫外芯片激发三基色荧光粉制作的白光LED

使用近紫外半导体芯片激发红绿蓝三基色荧光粉,制作了白光发光二极管(led),并研究了其光电特性。结果表明,采用发射峰值波长分别在613、495和451nm的红绿蓝荧光粉,在波长400nm左右半导体芯片激发下的白光led,其显色指数ra最大为82;使用yag荧光粉代替绿色荧光粉后,ra提高到93。测试结果还表明,当工作电流从5ma增加到60ma时,制备的白光led的相关色温(tc)ra的变化率分别为+9.7%和-1.0%。

白光led的应用正在不断扩大,已从手机照明及液晶屏的背光等传统应用扩展到汽车室内照明、手电筒及店铺陈列照明等大功率领域。其中最具代表性的就是丰田汽车于2007年5月推出的高档混合动力车"雷克萨斯ls600h",其前照灯使用了白光led。

LED基础知识-白光LED封装

采用高温固相法合成了一种单一相lica3mgv3o12:eu3+白光发光粉,研究了不同的合成温度和不同eu3+掺杂浓度等条件对其发光性能的影响。该发光粉在近紫外光激发下呈现由两个谱带组成的发射光谱,分别是峰值为530nm的[vo4]3-的特征宽带和峰值为610nm的eu3+的特征宽带,通过调整合适的eu3+掺杂量它们可混合成白光,当eu3+掺杂摩尔分数为0.01时,发光粉的色品坐标为(x=0.33,y=0.34),显色指数为87。该发光粉可和具有近紫外光发射的ingan管芯配合制得白光led,极具应用价值。

白光led—封装工艺 发布时间：2007-4-6来源：led导航网 一、led封装工艺 led器件的封装工艺是一个十分重要的工作。否则，led器件光损失严重，光通和光效低，光色不均匀，使用寿命短， 封装工艺决定器件使用的成败。当前所发展的白色led的典型的传统结构难以适应作为照明光源的要求，模粒、支架、封装 用的树脂，光学结构等有待采用新设计思想、新工艺和新材料，以臻工艺完善，适合固体照明光源的发展。人们一方面继承， 更重要的是摈弃旧的框框，创新性推出有自己特色的照明用新白光led光源。以下几个问题应优先发展： 1、取光率。外量子效率低，折射率物理屏障难以克服。 2、导热。 3、光色均匀和光通高的封装工艺； 4、封装树脂，高透过率，耐热，高热导率，耐uv和日光辐射及抗潮的封装树脂。 5、涂敷荧光粉胶工艺，目前滴胶工艺落后，成品率低，一致性差，劳动强度

第1页共12页 白光led,白光led封装技术 对于普通照明而言，人们需要的主要是白色的光源。1998年发白光的led开发成功。这种led是将gan芯片和钇铝石榴石（yag） 封装在一起做成。gan芯片发蓝光（λp=465nm，wd=30nm），高温烧结制成的含ce3+的yag荧光粉受此蓝光激发后发出黄色 光，峰值550nm。蓝光led基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有yag的树脂薄层，约200-500nm。led基片发出的蓝光部分 被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。现在，对于ingan/yag白色led，通过改变yag荧光粉 的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000k的各色白光。 白光就是有各种颜色光组成的,平常的太阳光,日光灯都属于白光 白

综述了白光led用铝酸盐光致发光材料的最新研究进展。总结了阳离子掺杂、基质种类、助熔剂种类以及制备工艺等对铝酸盐led用黄色荧光粉y3-xal5o12:xce3+(yag:ce3+)发光性能的影响,提出了今后可能的研究和应用发展方向。并结合本公司的科研进展和市场调研,介绍了镓铝酸盐y3-xal5-ygayo12:xce3+(yagg:ce3+)黄绿粉的研究现状。

钛酸盐因具有优异的化学稳定性和光学性能而成为优异的发光基质材料,综述了钛酸盐作为白光led用红色荧光粉的国内外研究进展。分别介绍了偏钛酸盐(mtio3)型、正钛酸盐(m2tio4)型和其他类型的钛酸盐红色荧光粉及其制备方法,并重点介绍了其光谱调控机理。对性能较好的荧光粉进行了重点推介,对钛酸盐红色荧光粉的发展趋势做了简要展望。

提出了一种yag荧光粉在实用蓝光激发下发射光谱测量的新方法。通过采用高斯函数和费米函数拟合及模拟退火优化技术,得到了混合发光光谱的数学拟合函数,从而分离出荧光粉的发射光谱,进一步表征其发光性能。实验样品的测量结果表明,与简单的截切分离方法比较,具有不可忽略的光度量和色度量差异。量子效率、发光效率和能量效率等光度量的差异均高于1%,相关色温相差达几十k,色品坐标、主波长和色纯度等色品指标也产生差异,但半峰带宽变化不大,荧光发光的峰值波长则基本不受影响。实验结果表明,所建立方法能够提高实用条件下yag黄色荧光粉发射光谱的测量准确性。

我国led产业发展非常迅速，稀土钇铝石榴石（yag）系列荧光粉广泛应用于白光led。德国instrumentsystems公司的spectr0320e光谱仪适合光谱的精确测量，文章结合spectr0320e和远方公司的pe-5荧光粉激发装置，实现蓝光激发下黄色yag荧光粉的色品坐标、相对亮度、量子效率等参数精确的测试，研究了仪器在不同的测试条件如暗电流、光电倍增管、密度滤光片等设置的不同，对测试结果的影响，并给出利用本装置测试荧光粉时应该注意的事项。

优化yag荧光粉涂层配方和工艺,在传统球泡灯玻璃外壳内侧涂覆yag荧光粉;蓝光led芯片采用单坑板上芯片封装(cob),使蓝光芯片之间不存在光的相互吸收;选用塑料外壳,且其内部为铝制散热结构,结合高效非隔离驱动电源,优选led芯片串联数量,制作出白光led球泡灯。当led芯片串联个数为30时,非隔离驱动电源输出电压为102v,效率大于90%。在市电下,整灯光通量为212lm,发光效率为91.95lm/w。该灯外观新颖,能够通过玻璃外壳表面均匀出射白光,扩大球泡灯的发光角度,达到防眩光的目的。