大功率白光led顯色性能的研究

大功率白光led顯色性能的研究

國(guó)內(nèi)功率led的顯色性能研究隨著綠色能源行業(yè)的快速發(fā)展，大規(guī)模光束應(yīng)用的范圍逐漸擴(kuò)大，相應(yīng)的性能要求也越來(lái)越高，包括亮度、顯色性、光色一致性等。改善大功率LED的顯色性能需要重點(diǎn)研究關(guān)鍵物料熒光粉和熒光粉配比、封裝工藝等。由于高輝度藍(lán)光LED的問(wèn)世,因此利用熒光體與藍(lán)光LED的組合,就可輕易獲得白光LED,然而,如何通過(guò)改善熒光粉配比和封裝工藝使熒光體與藍(lán)光LED的組合能夠得到更好的發(fā)揮,從而改善大功率LED的顯色性能,得到更好的光譜效果,甚至延長(zhǎng)使用壽命,對(duì)于推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。1試驗(yàn)計(jì)劃1.1項(xiàng)目研究的預(yù)期關(guān)鍵目標(biāo)1.2該項(xiàng)目的內(nèi)部設(shè)計(jì)1.2.1選擇材料晶片:發(fā)光顏色,發(fā)光波段,發(fā)光強(qiáng)度;熒光粉:激發(fā)波段,粒度粒徑,原材料;支架:碗杯形狀,基質(zhì)材料。1.2.2工藝試驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)配比的調(diào)試,制造工藝的選擇,以及各因素包括熱學(xué)、控制條件、作業(yè)方法、來(lái)料品質(zhì)、電流、設(shè)計(jì)方式、溫濕度等的嚴(yán)格控制。1.2.3產(chǎn)品性能參數(shù)測(cè)試選擇高精度、高靈敏度測(cè)試機(jī)臺(tái)以保證性能參數(shù)的準(zhǔn)確無(wú)誤。2研究項(xiàng)目的重要因素分析見(jiàn)圖1。3重要因素的選擇和測(cè)試過(guò)程通過(guò)上述權(quán)重分析,可以知道影響大功率LED顯色效果的關(guān)鍵要素是物料、配比和制造工藝。3.1材料的元素3.1.1關(guān)鍵材料紅色熒光粉,綠色熒光粉,黃色熒光粉,硅膠,晶片。3.1.2發(fā)光器、芯片在封裝成型后,通過(guò)正常藍(lán)色晶片發(fā)出光能可以激發(fā),晶片:發(fā)光顏色,發(fā)光波段,發(fā)光強(qiáng)度;熒光粉:激發(fā)波段,粒度粒徑,原材料;硅膠:粘度,透光率;支架:碗杯形狀,基質(zhì)材料。3.2吸收熒光粉的比索配比的調(diào)試最為關(guān)鍵,要使色坐標(biāo)在特定范圍內(nèi),光通量最大化,并且要使波譜圖趨向完美化,即使顯色性能達(dá)到最好。3.3工藝要素3.3.1關(guān)鍵工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)熒光膠封膠,外封膠封膠的壓力,時(shí)間等參數(shù)的控制,以及熒光膠烘烤,外封膠封烤的進(jìn)烤溫度,烘烤溫度、時(shí)間以及外界環(huán)境的控制。3.3.2重要工藝參數(shù)分析通過(guò)試驗(yàn),探索各工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品的影響,從而確定最佳的工藝參數(shù)以保證試驗(yàn)高效、順利進(jìn)行。3.4試驗(yàn)過(guò)程3.4.1工藝試驗(yàn)設(shè)備和設(shè)備資源的需求燒杯,玻璃棒,固晶機(jī),焊線機(jī),抽真空機(jī),烤箱,IS測(cè)試機(jī)臺(tái),防潮柜。3.4.2熒光膠的配制先按正常工序,固晶、焊線做好備用材料。(1)按合適比例分別配好單種熒光粉A、B、C的熒光膠,根據(jù)固定膠量對(duì)備用材料進(jìn)行點(diǎn)膠,各標(biāo)號(hào)(1)、(2)、(3),各點(diǎn)3pcs,用IS測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試光通量、顯色指數(shù)等參數(shù),熒光膠烘烤后以及制成成品后皆測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)。(2)按合適比例配好單種紅色熒光粉A、綠色熒光粉B的熒光膠以及A、B兩種熒光粉的混合熒光膠,用A、B兩種熒光粉的混合熒光膠按固定膠量分別點(diǎn)膠3pcs,標(biāo)號(hào)(4);將配好的A熒光膠以1/2固定膠量點(diǎn)在晶片上,然后將B熒光膠以1/2固定膠量點(diǎn)在已點(diǎn)了1/2固定膠量A熒光膠的材料上,標(biāo)號(hào)(5);將B膠點(diǎn)在下面,A膠點(diǎn)在上面,膠量不變,標(biāo)號(hào)(6);對(duì)(4)、(5)、(6)分別用IS機(jī)臺(tái)測(cè)試各參數(shù),再進(jìn)行熒光膠烘烤,熒光膠烘烤出烤后以及制成成品后皆測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)。4試驗(yàn)結(jié)果與討論4.1藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色熒光粉的封裝選擇合適發(fā)光顏色和波段的晶片,顏色、顆粒度和激發(fā)波段合適的熒光粉,單種熒光粉的封裝:紅色熒光粉A封裝出的LED顯色性能較差;綠色熒光粉B封裝出的LED顯色指數(shù)最大值可達(dá)到80;而黃色熒光粉C封裝出的LED顯色指數(shù)最大值可達(dá)到85。其光譜能量分布圖分別如圖2、3、4所示4.2熒光膠封裝材料的led光譜兩種熒光粉的封裝,本文試驗(yàn)采用了兩種熒光膠分層封裝和兩種熒光粉混合后封裝的不同熒光膠封裝工藝。通過(guò)試驗(yàn),一定波段的藍(lán)光晶片通過(guò)激發(fā)紅色熒光粉A、綠色熒光粉B以及硅膠按比例混合而成的熒光膠所封裝的LED顯色指數(shù)可達(dá)到95,而兩種熒光膠分層封裝出的LED顯色指數(shù)略低,為90,其光譜能量分布圖分別如圖5、6所示(注:熒光粉、硅膠比例,熒光膠膠量以及成品色品坐標(biāo)均一致)。4.3熒光膠膠膠顯色結(jié)果三種熒光粉的封裝,本文試驗(yàn)采用了三種熒光膠分層封裝和三種熒光粉混合后封裝的不同熒光膠封裝工藝。通過(guò)試驗(yàn),一定波段的藍(lán)光晶片通過(guò)激發(fā)一定激發(fā)波段的紅色熒光粉A、綠色熒光粉B、黃色熒光粉C以及硅膠按比例混合而成的熒光膠所封裝的LED顯色指數(shù)可達(dá)到94,單種熒光粉分層封裝的LED顯色指數(shù)可達(dá)91,其光譜能量分布圖分別如圖7、8所示(注:熒光粉、硅膠比例,熒光膠膠量以及成品色品坐標(biāo)均一致)。4.4led光通量計(jì)算由表2可看出,此兩種熒光膠封裝工藝,A、B兩種熒光粉混合與A、B、C三種熒光粉混合所封裝出的LED相比,由于黃色熒光粉C的加入,色溫在3,050左右的LED光通量的最大值平均增加了5.342lm,變化率為8.85%,顯色指數(shù)從95下降到92;而色溫在6,730左右的LED光通量的最大值平均增加了3.334lm,變化率為4.92%,顯色指數(shù)從95下降到91。5熒光膠片led顯色指數(shù)(1)幾種熒光膠分層封裝和混合后封裝的熒光膠封裝工藝相比,幾種熒光粉混合后封裝的LED顯色指數(shù)高,在熒光粉、硅膠比例,熒光膠膠量以及成品色品坐標(biāo)均一致的情況下,此兩種封裝工藝所制備的LED顯色指數(shù)平均相差4;(2)一定波段的藍(lán)光晶片通過(guò)激發(fā)紅色熒光粉A、綠色熒光粉B以及硅膠D按一定比例混合的熒光膠,可封裝出顯色指數(shù)為95的大功率LED;(3)紅色熒光粉A、綠色熒光粉B兩種熒光粉混合與紅色熒光粉A、綠色熒光粉B、黃色熒光粉C三種熒光粉混合所封裝出的LED相比,由于黃色熒光粉C的加入,色溫在3,050左右的LED光通量的最大值平均增加了5.342lm,變化率為8.85%,顯色指