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)模光束應用的范圍逐漸擴大，相應的性能要求也越來越高，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研究關鍵物料熒光粉和熒光粉配比、封裝工藝等。由于高輝度藍光LED的問世,因此利用熒光體與藍光LED的組合,就可輕易獲得白光LED,然而,如何通過改善熒光粉配比和封裝工藝使熒光體與藍光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,甚至延長使用壽命,對于推動整個產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。1試驗計劃1.1項目研究的預期關鍵目標1.2該項目的內(nèi)部設計1.2.1選擇材料晶片:發(fā)光顏色,發(fā)光波段,發(fā)光強度;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工藝試驗過程的設計配比的調(diào)試,制造工藝的選擇,以及各因素包括熱學、控制條件、作業(yè)方法、來料品質(zhì)、電流、設計方式、溫濕度等的嚴格控制。1.2.3產(chǎn)品性能參數(shù)測試選擇高精度、高靈敏度測試機臺以保證性能參數(shù)的準確無誤。2研究項目的重要因素分析見圖1。3重要因素的選擇和測試過程通過上述權重分析,可以知道影響大功率LED顯色效果的關鍵要素是物料、配比和制造工藝。3.1材料的元素3.1.1關鍵材料紅色熒光粉,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,通過正常藍色晶片發(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)試最為關鍵,要使色坐標在特定范圍內(nèi),光通量最大化,并且要使波譜圖趨向完美化,即使顯色性能達到最好。3.3工藝要素3.3.1關鍵工藝參數(shù)的設計熒光膠封膠,外封膠封膠的壓力,時間等參數(shù)的控制,以及熒光膠烘烤,外封膠封烤的進烤溫度,烘烤溫度、時間以及外界環(huán)境的控制。3.3.2重要工藝參數(shù)分析通過試驗,探索各工藝參數(shù)對產(chǎn)品的影響,從而確定最佳的工藝參數(shù)以保證試驗高效、順利進行。3.4試驗過程3.4.1工藝試驗設備和設備資源的需求燒杯,玻璃棒,固晶機,焊線機,抽真空機,烤箱,IS測試機臺,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)固定膠量對備用材料進行點膠,各標號(1)、(2)、(3),各點3pcs,用IS測試機臺測試光通量、顯色指數(shù)等參數(shù),熒光膠烘烤后以及制成成品后皆測試相關數(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膠3pcs,標號(4);將配好的A熒光膠以1/2固定膠量點在晶片上,然后將B熒光膠以1/2固定膠量點在已點了1/2固定膠量A熒光膠的材料上,標號(5);將B膠點在下面,A膠點在上面,膠量不變,標號(6);對(4)、(5)、(6)分別用IS機臺測試各參數(shù),再進行熒光膠烘烤,熒光膠烘烤出烤后以及制成成品后皆測試相關數(shù)據(jù)。4試驗結果與討論4.1藍色藍色藍色藍色藍色藍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)最大值可達到80;而黃色熒光粉C封裝出的LED顯色指數(shù)最大值可達到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。通過試驗,一定波段的藍光晶片通過激發(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均一致)。4.3熒光膠膠膠顯色結果三種熒光粉的封裝,本文試驗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。通過試驗,一定波段的藍光晶片通過激發(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)可達到94,單種熒光粉分層封裝的LED顯色指數(shù)可達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均一致)。4.4led光通量計算由表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)一定波段的藍光晶片通過激發(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