荧光粉在大功率白光LED封装中的应用要点

1、密我酶回gs 遨）圈等画裴小明2010-7-5广东德豪润达电气股份有限公司一、大功率白光LED简介 1、什么是大功率白光LED?小功率LED：单芯片额定工作电流If4100mA。大功率LED：单芯片额定工作电流lf>100mA(3)大功率白光LED：发白光的大功率LED。暖白光：25O()K<Tc<35OOK正白光：35OOKV Tc < 70(W)K冷白光：Tc07000K从功率上考虑，业界习惯上将耗散功率大于1N.的多芯片集 成CQB光源模块也归类到大功率白光LED。Elec-Tech2、大功率白光LED在照明领域的地位白光LED被广泛认可为继燃油灯、白炽灯、气体放

2、电灯之 后的第四代革命性照明光源。从发光效率、热量管理、可定性、 制造难度、应用难度和成本等方面考虑，大功率白光LED很可 能成为半导体照明的主流光源。克通仲矣| 尢政(bn/W)(Ra)ta (K)|手约寿中(h)I 1Nflm - h(USn)白烟灯15too2W010007.4由於灯2510030M200012善城英电灯70全系列1000012三暮色英九“93H0-9S全系列12000U节能灯60、全系列80003.9金属卤化物”7M565-92WOO% 00MW020IMKIze岛瓜例灯W12023/60/8S1950/2200/25002400013依房物打120-200-44I7S

3、02M>001.6高新无极灯30-7085WOO 400040000 S000020LEr>(2010)100.2087S93800050000LED(2O2(I)>20080-1002!100 S0001000000.483、作为照明光源的大功率白光LED的主要关注点光通量v（lm）：光源在单位时间内发出的无量（对可见光波段）O6V=dQv/dt二Km/，。） V（X）dX （Km=6831m/V） 380发光效率4v（hn/）：LED发射的光通量与输入功率的比值。卬二ev，WElec-TechI （3）光色品质与相关色温色温Tc (K):当光源的 光色与完全辐射体(黑体)

4、 在某一温度下的光色相同 时，此温度被称为该光源 的色温C相关色温CCT (K):在 CIE1960 UCS色度图上， 某一光源的色品坐标到黑 体轨迹的最近距离点所对 应的黑体温度，即为该光 源的相关色温。白光LED照明光源的色度坐标和相关色温分档标准Elec-Tech显色指数Ra：衡量光源品现被照物体真实名彩的能力的参数。显色指数越高（0J00）的光源对顽色的再现越接近自然原色。光色均匀性单个LED的光强空间分布单个LED的色温空间分布 LED之间的光强和色温空间分布的一致性（6）可靠性 寿命：LED正常工作情况下，Iv或者ev衰减至初始值50% （照 明要求为70%）所经历的时间。 色移：

5、LED在使用或老化一定时间之后，色度指标相对于其初 始值的变化量。（7）成本Elec-Tech二、大功率白光LED的封装技术与工艺1. LED的白光生成技术路线蓝色芯片+黄2荧光粉（铝酸起/硅酸盐/氮化物）6白光RGB三基色芯片混色6白光UV芯片+RGB荧光粉6白光2、大功率白光LED封装的基本工艺流程nIQC荧光枪涂布卜, 金爱丽检险焊或等离子清洗荧光股同化 L 注胶灌封|L|胶体固化切弯脚包装出货测试分选Elec-Tech3、大功率白光LED封装与荧光粉相关的关键技术 荧光粉调配荧光粉的选择根据芯片的光谱特性、白光LED的色坐标范围和显色指数 要求选定荧光粉的种类和数量。主要影响白光LED

6、的y方向光色（紫一白一绿）、发光效率 和显色指数。荧光粉的用量配比根据白光LED的色坐标范围要求训整用量。主要彩响白光LED的x值的大小（色温：蓝一白一 ）oMatching Lint ofY-Sertts on 4476T50nm ChipElec-Tech荧光粉涂布涂布方式我体胶的选择根据不同种类和粒度的荧光粉在不同粘度 我体胶中的沉降规律和涂布工艺的不同、涂布设备性能的不同, 选择合适的栽体胶。涂布设备的选择根据荧光粉的种类和粒度、我体胶的拈 度、涂布工艺的要求，选择性能合适的涂布设备。光色一致性控制荧光粉涂布工艺条件的管理Elec-Tech4、大功率白光LED封装与荧光粉相关的关键物料

7、(1)芯片谱线特性：入p、Xd,、Po(2)荧光粉栽体胶粘度、折射率n5、大功率白光LED封装与荧光粉相关的关键设备荧光粉调配设备精密电子天平(2)真空脱泡搅抨设务荧光粉涂布设备Elec-Tech三、白光LED封装用荧光粉1、白光LED封装常用荧光粉铝粉拉硅酸卦氮化物、A1Q12：Cc'+ (YAG) CaAlSiN,:Eu2+BaSi.N10Tb,AlsO12:Ct3+ (TAG) BaSrSiO4:Eu2+2、应用对比对比N目受子效率高较高一般激发范围430-470nm38g70nm42g70nm发射范围51S565nm500-600nrn可见尤范围高温鹤定姓好一般代良工艺集作容易

8、有单反校易应用范围最广一缎主£用于九色调控3、白光LED封装用荧光粉的关键指标激发光谱 荧光粉在不同波长光的激发下，其发光谱线 知谱带的强度或发光效能与激发光波长的关系。激发光谱不 同，发光效能迥然不同。发射光谱荧光扮在桌一特定波长光的激发下，所发射 的不同波长光的强度或能量的分布。发射光谱中强度最大的 波长称为发射主峰，色品坐标一一袅征荧光粉被激发所发射光的旋色特性的一 组参数(x, V, z) o外量子效率荧光粉在一定波长光的激发下，发射的荧 光光子数与激发光的光子数之比。Elec-Tech发光效能荧光粉在一定波长光的激发下，发光的光通 量与激发辐射功率之比。(6)中心粒径 粒径

9、的体积累积分布中对应于50%的荧光粉 的粒径，单位是pm。粒径分布高散度荧光粉试样粒度分布的相对宽度或不 均匀程度的度量。温度特性荧光粉发光特性与温度的关系。(9)PH值荧光粉在一定体积去离子水中的酸碱度的度量。(10)电导率荧光粉在一定体积去离子水中可溶性杂质离子 浓度高低的度量。4、荧光粉在白光LED封装中的地位和作用上游中游下游4他毛体LEn tx会&电极外H设*Elec-Tech蓝色芯片+黄色荧光粉6LED白光白光效果相对RGB芯片组合更稳定、成太更低；工艺可操作性较强，效率较高，普遍被产业化生产所采用；仍将是今后相当长一段时间内的主流技术路线。在白光LED封装的主流技术路线中

10、，如果说蓝色芯片是白光 LED之母，那么荧光粉就是白光LED之父。荧光粉影响着白光LED封装的材料选择、设备选型和工艺操 作，决定着白光LED器件的发光效率、光色特性（质量）、产 品一致性和可靠性。四、荧光粉与大功率白光LED的关联1、与器件指标的关朕白光LED指标荧光扮关联指标光通量、发光效率色品坐标、相关色温显色指数光色均匀性寿命、色移成本激发光谱、发射光语、色品坐标、外量子效率、发光技能、中心粒径激发光谱、发射光谙、。品坐标、外量子效率、发光效能激发光谱、发射光谄、。品坐标、 外量子效率、发光效能中心粒径、粒径分布禹数度温度特性、PH值、电导率外量子效率、发光效能白尤LED封装工艺美光粉

11、关联指标荧光粉调配激发光语、发射光语、色品坐标、 外量子效率、发无效能、中心粒径荧光粉涂布中心粒径、粒径分布离散度Elec-Tech光色一致性控制栽体胶选择涂布设备选型中心粒径、粒径分布离散度 中心粒径、粒径分布离枚度 中心粒径、粒径分布离散度3、大功率白光LED对荧光粉的特别要求(1)大功率芯片的发光效率通常低于小功率芯片，要求荧光 粉的激发效率更高。(2)作为照明光源，更关注LED的显色指数，要求在荧光粉 的激发光谱上有更多的可选择搭配方案。(3)荧光粉涂布的可操作空间更大，只要有利于提高出光效 率，可以使用颗粒度较大的荧光粉。(4)对光色空间分布的均匀性要求高，要求粒径分布合理， 离散度

12、更小。(5)荧光粉涂布的用量更大，要求荧光粉能减低散射和层间 再吸收。Elec-Tech五、大功率白光LED封装对荧光粉性能的期望1、封装业界的期望务量业界的期里对受光粉的要求发光能效高1 .激发范田广，能被黄-紫色芯片发射波长有效激发;2 .高量子奴卑(发光能批)；3、粒径适中、发光结构完整；4 .低散射和方吸收.光色品质好U宽吊发射.谱纹丰富；2.多品种.易搭配谓超。捐定可奈工艺操作方便安全环保人物理化学性能稳定，抗轴射能力强;2、耐陵碱、不易潮解；3、热稳定找白、热弁灭低；4.赤命长、先衰小.拉径合适.班说规则、分布均匀. 无力无'无放射性2、 “蓝色芯片+黄色荧光粉6白光”技术

13、路线 大功率白光LED器件发光效率水平比较量产化产品实脸宜样品80-100lm/W100-1201m/W100-130-1601m/W2O8lm/W下限值为全国产材料的水平；上限1301m/W'为主BIN产品值为全进u材料的水晶。3、国产荧光粉与进口荧光粉的主要差距激发效率（量子效率）整体平均低10%左右，尤其是抉少作 为主激发的高效荧光粉；可供选择的品种不够多；尚未形成稳定的规模化生产，供货不稳定，批次产品性能 稳定性不够。Elec-Tech4、国产荧光粉的努力方向专利保证；效率提高；（3）品种齐全；性能稳定；量产实现；着力开发作为主激发的高效荧光粉；更多地关注低波长（如440-450nm）激发的荧光粉；开发专用于改善光色质量（如显色指数芋）的高效荧光粉;有效地发挥成本优势。六、结语中国是LED封装大国，白