大功率白光led显色性能的研究

大功率白光led显色性能的研究

国内功率led的显色性能研究随着绿色能源行业的快速发展，大规模光束应用的范围逐渐扩大，相应的性能要求也越来越高，包括亮度、显色性、光色一致性等。改善大功率LED的显色性能需要重点研究关键物料荧光粉和荧光粉配比、封装工艺等。由于高辉度蓝光LED的问世,因此利用荧光体与蓝光LED的组合,就可轻易获得白光LED,然而,如何通过改善荧光粉配比和封装工艺使荧光体与蓝光LED的组合能够得到更好的发挥,从而改善大功率LED的显色性能,得到更好的光谱效果,甚至延长使用寿命,对于推动整个产业的持续发展具有非常重要的现实意义。1试验计划1.1项目研究的预期关键目标1.2该项目的内部设计1.2.1选择材料晶片:发光颜色,发光波段,发光强度;荧光粉:激发波段,粒度粒径,原材料;支架:碗杯形状,基质材料。1.2.2工艺试验过程的设计配比的调试,制造工艺的选择,以及各因素包括热学、控制条件、作业方法、来料品质、电流、设计方式、温湿度等的严格控制。1.2.3产品性能参数测试选择高精度、高灵敏度测试机台以保证性能参数的准确无误。2研究项目的重要因素分析见图1。3重要因素的选择和测试过程通过上述权重分析,可以知道影响大功率LED显色效果的关键要素是物料、配比和制造工艺。3.1材料的元素3.1.1关键材料红色荧光粉,绿色荧光粉,黄色荧光粉,硅胶,晶片。3.1.2发光器、芯片在封装成型后,通过正常蓝色晶片发出光能可以激发,晶片:发光颜色,发光波段,发光强度;荧光粉:激发波段,粒度粒径,原材料;硅胶:粘度,透光率;支架:碗杯形状,基质材料。3.2吸收荧光粉的比索配比的调试最为关键,要使色坐标在特定范围内,光通量最大化,并且要使波谱图趋向完美化,即使显色性能达到最好。3.3工艺要素3.3.1关键工艺参数的设计荧光胶封胶,外封胶封胶的压力,时间等参数的控制,以及荧光胶烘烤,外封胶封烤的进烤温度,烘烤温度、时间以及外界环境的控制。3.3.2重要工艺参数分析通过试验,探索各工艺参数对产品的影响,从而确定最佳的工艺参数以保证试验高效、顺利进行。3.4试验过程3.4.1工艺试验设备和设备资源的需求烧杯,玻璃棒,固晶机,焊线机,抽真空机,烤箱,IS测试机台,防潮柜。3.4.2荧光胶检测先按正常工序,固晶、焊线做好备用材料。(1)按合适比例分别配好单种荧光粉A、B、C的荧光胶,根据固定胶量对备用材料进行点胶,各标号(1)、(2)、(3),各点3pcs,用IS测试机台测试光通量、显色指数等参数,荧光胶烘烤后以及制成成品后皆测试相关数据。(2)按合适比例配好单种红色荧光粉A、绿色荧光粉B的荧光胶以及A、B两种荧光粉的混合荧光胶,用A、B两种荧光粉的混合荧光胶按固定胶量分别点胶3pcs,标号(4);将配好的A荧光胶以1/2固定胶量点在晶片上,然后将B荧光胶以1/2固定胶量点在已点了1/2固定胶量A荧光胶的材料上,标号(5);将B胶点在下面,A胶点在上面,胶量不变,标号(6);对(4)、(5)、(6)分别用IS机台测试各参数,再进行荧光胶烘烤,荧光胶烘烤出烤后以及制成成品后皆测试相关数据。(3)将A、B、C三种荧光粉按合适比例配好荧光胶,然后点胶,标号(7),测试参数,荧光胶烘烤,出烤后再次测试。以A、B、C在混合荧光胶中的比例配好单独的荧光胶,然后按照上下层的顺序点胶:A、B、C,标号(8);A、C、B,标号(9);B、A、C,标号(10);B、C、A,标号(11);C、A、B,标号(12);C、B、A,标号(13)。用IS机台分别测试其参数,然后进行荧光胶烘烤,出烤后以及制成成品后皆分别测试相关数据。4试验结果与讨论4.1蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色荧光粉的封装选择合适发光颜色和波段的晶片,颜色、颗粒度和激发波段合适的荧光粉,单种荧光粉的封装:红色荧光粉A封装出的LED显色性能较差;绿色荧光粉B封装出的LED显色指数最大值可达到80;而黄色荧光粉C封装出的LED显色指数最大值可达到85。其光谱能量分布图分别如图2、3、4所示。4.2荧光胶封装材料的led光谱两种荧光粉的封装,本文试验采用了两种荧光胶分层封装和两种荧光粉混合后封装的不同荧光胶封装工艺。通过试验,一定波段的蓝光晶片通过激发红色荧光粉A、绿色荧光粉B以及硅胶按比例混合而成的荧光胶所封装的LED显色指数可达到95,而两种荧光胶分层封装出的LED显色指数略低,为90,其光谱能量分布图分别如图5、6所示(注:荧光粉、硅胶比例,荧光胶胶量以及成品色品坐标均一致)。4.3荧光胶胶胶显色结果三种荧光粉的封装,本文试验采用了三种荧光胶分层封装和三种荧光粉混合后封装的不同荧光胶封装工艺。通过试验,一定波段的蓝光晶片通过激发一定激发波段的红色荧光粉A、绿色荧光粉B、黄色荧光粉C以及硅胶按比例混合而成的荧光胶所封装的LED显色指数可达到94,单种荧光粉分层封装的LED显色指数可达91,其光谱能量分布图分别如图7、8所示(注:荧光粉、硅胶比例,荧光胶胶量以及成品色品坐标均一致)。4.4led光通量的增加由表2可看出,此两种荧光胶封装工艺,A、B两种荧光粉混合与A、B、C三种荧光粉混合所封装出的LED相比,由于黄色荧光粉C的加入,色温在3050左右的LED光通量的最大值平均增加了5.342lm,变化率为8.85%,显色指数从95下降到92;而色温在6730左右的LED光通量的最大值平均增加了3.334lm,变化率为4.92%,显色指数从95下降到91。5荧光胶片led色谱显色(1)几种荧光胶分层封装和混合后封装的荧光胶封装工艺相比,几种荧光粉混合后封装的LED显色指数高,在荧光粉、硅胶比例,荧光胶胶量以及成品色品坐标均一致的情况下,此两种封装工艺所制备的LED显色指数平均相差4;(2)一定波段的蓝光晶片通过激发红色荧光粉A、绿色荧光粉B以及硅胶D按一定比例混合的荧光胶,可封装出显色指数为95的大功率LED;(3)红色荧光粉A、绿色荧光粉B两种荧光粉混合与红色荧光粉A、绿色荧光粉B、黄色荧光粉C三种荧光粉混合所封装出的LED相比,由于黄色荧光粉C的加入,色温在3050左右的LED光通量的最大值平均增加了5.342lm,变