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荧光体对白光LED性能的影响

摘要:荧光体是对装白光 LED的主要材料之一,它对白光LED的性能 产生概大影响 ,因此,LED的制 造过程,必须根据制品使用场合,合理选用荧光体

1、 引言

半导体照明,是 21世纪最具发展前景的高新技术领域。有可能成为替代白炽灯,荧光灯的新型固态光源。具有低电压,低电耗、长寿命、高可靠性,易维护等优点的白光LED。

被誉为第四代照明光源,而备受关注,在现行的白光 LED封装技术中。荧光体是一个关键部分,对于现在广泛采用的GAN基蓝光LED加YAG荧光粉产生白光的白光LED而言,黄色的YAG荧光粉在中央蓝色芯片发出的蓝光激光下,产生的黄光与蓝光混色形成的白光。因此,荧光体的性能及含量 特影响 白光LED的整体出光效果,实验证明,决定LED的性能除了芯片本身的质量等因素外,荧光饰的选择也是一个重要因素。不同厂家提供的荧光 体由于 制作工艺等其他原因,在性能上存在差异。LED封装过程必须根据不同的使用场合来选择不同的荧光体,才能确保产品量大限度的满足使用要求,本文分析了三种不同的荧光体对白光LED性能的影响,得到的结果对白光LED的 的 制造厂家提供了重要依据。

2、 实验

改变 YAG荧光体含量可以调整LED的色调。当YAG荧光体浓度较低时,蓝色穿透光的比率较多,整体就会呈蓝色基调白光,相对的如果YAG荧光体浓度较高时,黄色转换光的比率较多,整体呈黄色基调白光。对于白光LED的生产厂家而言,他们在生产中往往会选用几种荧光粉,而不同生产厂家提供荧光粉由于制作工艺等原因,其性能存在差别,为了分析不同荧光体对LED性能的影响,我们做了如下实验:

选取 A、B、C三种不同荧光体,芯片采用台湾 灿元生产 的蓝光LED,其峰值 长范围 为450-465nm,发光强度为30-40mcd采用相同含量的荧光粉及涂覆工艺,分别封装成三组,¢ 5透明型LED,其中A代表台湾荧光粉,B代表欧洲荧光粉,C代表国内荧光粉.

封装好的三组 LED,选取合格的各组LED16颗,利用仪器测量其光电参数和各种荧光粉的激发效果,其中If为20Ma。

常温通电实验:

实践证明:荧光体的性能不仅影响光输出效率,而且影响光输出的稳定性,为此,有必要了解荧光体的各种老化特性。我们采用的常温通电实验方法,来评价制品的光输出的稳定性。

试验条件是:温度: 25℃,电流:20mA/只,时间:24小时,试验数据见表2所示。

3、结果和分析。

4、三组白光LED光电特性比较,

表 1各组白光LED光电测试结果

A

B

C

No. φ Vr Tc

φ Vr Tc

φ Vr Tc

( x,y )

( x,y )

( x,y )

(Lm) (V) (k)

(Lm) (V) (k)

(Lm) (V) (k)

1. 0.889 3.02 (0.367,0.347) 4538

0.954 3.05 (0.278,0.261) 12873

0.852 3.08 (0.261,0.248) 22110

2. 0.920 3.06 (0.350,0.403) 5039

0.879 3.03 (0.268,0.248) 19107

0.906 3.03 (0.264,0.264) 15840

3. 0.888 3.01 (0.353,0.416) 4900

0.945 3.03 (0.279,0.266) 12237

0.854 3.04 (0.256,0.244) 23792

4 0.974 3.03 (0.356,0.418) 4734

0.894 3.03 (0.277,0.274) 18020

0.928 3.03 (0.265,0.265) 15207

5 0.995 3.03 (0.346,0.402) 5107

0.889 3.03 (0.269,0.253) 21001

0.884 3.04 (0.253,0.246) 25000

6 0.938 3.06 (0.362,0.421) 4658

0.364 3.07 (0.270,0.252) 16730

0.900 3.02 (0.263,0.251) 19820

7 0.882 3.08 (0.358,0.423) 4772

0.910 3.02 (0.264,0.244) 15302

0.769 3.06 (0.251,0.238) 25000

8 0.920 3.04 (0.359,0.426) 4748

0.927 3.04 (0.280,0.267) 11575

0.830 3.02 (0.254,0.243) 24236

9 0.654 3.02 (0.367,0.435) 4540

0.919 3.02 (0.274,0.257) 14480

0.868 3.03 (0.262,0.257) 18088

10 0.962 3.03 (0.343,0.397) 5197

0.843 3.07 (0.269,0.241) 21301

0.830 3.03 (0.258,0.244) 24222

11 0.983 3.02 (0.352,0.409) 4915

0.762 3.03 (0.259,0.237) 23416

0.928 3.03 (0.264,0.266) 15144

12 0.853 3.09 (0.352,0.407) 4914

1.044 3.03 (0.278,0.265) 12392

0.887 3.02 (0.264,0.258) 17198

13 0.946 3.07 (0.343,0.400) 5179

0.890 3.03 (0.280,0.274) 10894

0.812 3.03 (0.248,0.242) 25000

14 0.930 3.03 (0.343,0.396) 5189

0.880 3.05 (0.271,0.244) 19204

0.874 3.03 (0.256,0.254) 21777

15 0.948 3.03 (0.342,0.359) 5172

0.849 3.09 (0.272,0.256) 15376

0.761 3.07 (0.248,0.242) 25000

16 0.860 3.09 (0.369,0.437) 4471

0.965 3.03 (0.268,0.249) 18778

0.837 3.07 (0.260,0.249) 22447

平均 0.928 3.04 (0.354,0.408) 4880

0.900 3.04 (0.272,0.254) 16418

0.858 3.04 (0.258,0.251) 21243

表 1 中 , φ代表其光通量 ,V F 是 LED 两端的电压 ,( x,y ) 为其色度坐标 , Tc 为 LED 的色温 , 由表 1 的数量可知 , 不同荧光体的激发效率不同 ,A 种荧光粉的激发效率最大 ,B 次之 ,C 最小 , 与之相应的色温 ,A 色温较低 , 颜色白中偏黄 ,B 色温较高 , 接近白色 ,C 色温最大 , 颜色 白中偏蓝 。

对于同种荧光粉,流明效率随着 YAG 的含量的改变而改变。在实验中,相同含量的荧光粉流明效率如图 1 所示。对于 A 、 B 、 C 三种荧光体, 欲取得 相同的流明效果, C 含量应多于 B 和 C ,从提高光输出效率和节省荧光粉用量的角度考虑, A 种荧光体是最理想的选。

3.2 三 组白光 LED 的老化特性测量。

表 2 各组白光 LED 常温通电实验。

A

B

C

No. 实验前    实验后    比值

实验前    实验后    比值

实验前     实验后    比值

     (Lm)      (Lm)     (%)

(Lm)        (Lm)     (%)

(Lm)         (Lm)     (%)

由表 2 数据可见 , 三组 LED 样品实验后的亮度有所升高 ,( 由于试验前后测试仪器重新校正引起的 ), 其中 C 种荧光体升高最大 , 为 2%, 其次为 B 种 , 最小的为 A 种荧光体 , 电压均无较大变化。

老化实验后,荧光 体平均 衰减最大的是 A 种荧光粉,其次为 B ,最小为 C ,因此 C 种荧光体的老化特性要优于 A 和 B 种。

4 .结 论

荧光体的性能对 LED 的可靠性,光 输出效出效果 有着重要影响, 必须跟据不同 的场合来选择合适的荧光体, A 种荧光体的光激发效率大,在获得同样的光通量条件下, A 的用量将小于 B 和 C ,节省了用量,而 C 种荧光体的衰减小于 A 和 B ,它在老化特性上优于另外两种荧光体。

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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