LED封装中荧光粉的选择与解决方案

热稳定出佳体照明网佳图1为YAG的晶体结构图(立方晶系),空间群Ia-3d[1]。晶胞中存在两种位置的Al,图2YAG:Ce²的激发光谱(a)和发射光谱(b)图3为YAG:Ce3+在不同温度下的发射光谱及发光强度变化[3].从图中可以看出，随着温度的升高，YAG:Ce3+的发射峰逐渐红移，且发射峰强度逐渐降低。温度为100℃时，发射峰强度仅为常温下38%。YAG粉和LuAG粉的上位发明专利为日本日亚化学(Nichia)拥有，专利号：US5,998,925,优先权日：1996.7.29。TAG粉的专利为德国欧司朗(OSRAM)占有，专利号：US6,669,866,优先权日：1999.7.23。2.硅酸盐体系主要有M2SiO4:Eu2+和M3SiO5:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)荧光粉。前者可作为绿粉和黄粉，后者是橙色粉。这类硅酸盐荧光粉的化学稳定性和热稳定性相对要差一些。下面以Sr2Si04:Eu2+和Sr3S图4为Sr2Si04的晶体结构图(斜方的Sr,即Srl和Sr2,分别为8配位和7配位。图4Sr₂SiO₄的晶体结构图图5为Sr2Si04:Eu2+的激发光谱和发射光谱[3],激发光谱为200nm～500nm的宽带，图5Sr₂SiO;Eu²+的激发光谱和发射光谱P时，发射峰强度下降至常温下的73%左右。并且，当温度超过100℃后，发光强度开始迅速下降，至250℃时，其发光强度仅为常温下的8%。由此可见，其热稳定性较差。图6Sr₂SiO₄:Eu²+在不同温度下的发光强度的变化图7为Sr3Si05的晶体结构图(四方晶系),空间群P4/nccS[5]。位置的Sr,即Sr1和Sr2,均为6配位。至250℃时，其发光强度仅为常温下的46%。热稳定性相对较差。据有关报道称，可通过掺图9Sr₂SiO:Eu2+在不同温度下的发光强度的变化正硅酸盐荧光粉最早的专利是通用电气于1998年11月30日申请美国专利USUS6,809,347,优先权日为2000.12.28。Sr3Si05:Eu2+的专利最早见于图10为Sr2Si5N8的晶体结构图(斜方晶系),空间群Pmn21[6]。晶胞中同时存在两个位置的Sr,即Sr1和Sr2,分别为8配位和10配位。图10Sr₂SisN₈的晶体结构图图11为Sr2Si5N8:Eu2+的激发光谱(a)和发射光谱(b)。激发光谱覆盖350～500nm的范的宽带发射，归属于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。Sr2一，可与黄粉配合封装高亮度白光LED。图12为Sr2Si5N8:Eu2+在不同温度下的发光强度的变化。从图中可以看出，温度为100℃时，发射峰强度下降至常温下的95%。至300℃时，其发光强度可达到常温下的64%。由此可见，其热稳定性优异。aa中国率导体照明网图15是SrSi202N2的晶体结构图(三斜晶系)空间群P1[8]。SiON3形成共角四面体层状结构，碱土金属Sr则夹在SiON3四面体层之间。图16为SrSi202N2:Eu2+的激发光谱和发射光谱。其激发光谱包含5个中心分别位于262、311、365、412和456nm激发峰。发射峰位于544nm处，半峰宽为83nm[3]。最早的氮化物荧光粉专利是德国欧司朗于1999年11月30日申请的欧洲专利号为：US6,632,379,优先权日为2001年6月7日。接着，德国欧司朗在2002年9月24日又申请了MSi202N2:Eu2+(M=Ca,Sr,Ba)专利，专利号为：EP1,413,618。2004年2月27LED荧光粉的专利地图见图17,美国科锐公司(CREE)最早申请了LED的转换原理。随后，日亚化学、欧司朗和通用电气陆续申请了YAG粉、TAG粉和258氮化物，Ba2Si04:Eu荧光粉每ToyedeGoel/LWB/TIoni¥中国半导体照明网VAG.Partdeie母母4P对于不同色温白光LED,所选用的荧光粉会根据显色指数进行相应地调整(详见表2)。一般来说，如果要获得高显色指数LED或暖白色LED,需要加入红粉。对于正白色和冷白色的LED,只需要加一种黄粉即可。IED色祖高亮高员吸白铝酸盐(564nm)+氨化物(620nm)正白铝酸盐(564mm)硅酸盐(525mm)+氨化物(620nm)硅酸盐(550nm)冷白铝酸盐(564mm)(6000K以上)硅酸盐(550nm)荧光粉本身的各种参数对于封装后的LED性能来说影响重大，具体的对应关系见下图18。荧光粉的组成决定了其色坐标，相应地会影响LED的相关色温。荧光粉的颗粒大小影响其发光亮度，一般来说，大颗粒获得的亮度高，颗粒呈球形也有利于提高发光效率。粒度分布越宽，宽度系数(D90-D10)/D50也就越大，导致封装落Bin率降低，同时使LED出光均匀PP(配方)k中国率导体服明同O中可以看出，宽度系数为1.34的样品(a)封装出来的LED的落Bin更为集中，色坐标CIEx和CIEy的标准差分别为0.002046和0.004052,而宽度系数为1.98的样品(b)封装出来的LED的落Bin图较为分散，色坐标CIEx和CIEy的标准差分别为0.002415和0.00438,明显大于前者，说明荧光粉粒度分布会显著影响白光LED封装落Bin,图19不同形貌的YAG粉的SEM图1图20这两种YAG粉颗粒的粒度分布图图21不同形貌YAG粉在相同封装的LED落Bin图在介绍ACLED荧光粉之前，需要说明为什么要使用ACLED技术。与DCLED技术相比，ACLED技术在以下三个方面具备优势：1.生成成本，体积和寿命。由于ACLED不需要将交流电转换成直流电，而能在交流电下工作，因此可以节约电源成本，并能减少灯头部分的体积。同时由于电源的使用寿命是制约LED灯的一个因素，因此，ACLED灯的使用寿命更长(详见图22)。2.电源转换效率，由于ACLED不需要电源，因此，可以省去这部分电力损耗，其功率因数高。3.通过电磁兼容认证相对简单。同样，ACLED也存在一个问题：LED的点亮需要达到其开启电压，而交流电是周期性变化的，所以这种交流LED发光时会存在频闪现象(如图23所示)。针对这个问题，新力光源的解决方案之一是采用发光寿命可控的发光材料。当交流电周期变化