江苏博睿：细粒径高亮度荧光粉的应用研究解析.doc

细粒径高亮度LED荧光粉的封装应用研究 徐俊峰 梁超 符义兵 江苏博睿光电有限公司,江苏南京 211100 摘要：采用新开发的YH型YAG荧光粉与市售进口及过程同类产品的光色指标及粒径等进行了全面对比。在此基础上，通过封装测试，对荧光粉的初始光效、老化性能及量产打靶集中度等封装应用性能进行了系统试验研究，并结合量产数据对成本控制进行了测算。试验结果表明，博睿YH系列荧光粉与进口商用粉在初始亮度和长期老化性能相当的情况下；打靶集中度具有明显的提升，这对于提升封装生产良率异，进而降低生产成本均具有重要的意义。 关键词：LED荧光粉；细粒径高亮度；封装；色区集中度；成本 1 前言 近年来，GaN基白光发光二极管(LED)的发展受到了很大的关注[1]。由于它具有高效节能、绿色环保、体积小和寿命长等优点被誉为继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明光源[2]。尤其最近白光LED在发光效率、使用寿命、亮度等方面都取得了很大的进步。 白光LED的制备方法主要是利用蓝光LED芯片与YAG荧光粉结合实现(即光转换法) [3]。因此，研制在蓝光（440-470nm）下可被激发且具有高转换效率、低衰减和优化LED白光封装集中度的YAG荧光粉有着重要意义，也已成为当前固态照明的研究重点。 目前，SMD型封装产品在封装过程中为了最求更高的亮度，多采用中等或较粗粒径的荧光粉产品用于白光LED的制作，但由此会造成白光封装颜色集中度下降，打靶几种率偏低的问题，进而造成封装厂家存在大量档外品库存积压，增加了生产成本。 针对这一问题，博睿光电新近开发出全新的YH系列产品，该系列产品在保持较高光效的同时具有更细的粉体粒径和更窄的粒径分布系数，这对于满足应用厂家对光效和集中度的双重要求具有非常重要的意义。 基于对YH系列荧光粉与市售同类产品的基本性能的对比测试，本文对YH系列荧光粉与市售同类产品的初始光效、热猝灭性能、光衰性能进行全面的对比。在此基础上，通过量产封装测试，进一步对荧光粉的光色集中度进行对比研究，进而为优化白光LED的量产技术提供有益的支撑。 2试验材料与方法 2.1荧光粉的基本性能对比测试 本文研究选用了三种荧光粉进行对比分析和应用性能测试，样品选择的原则包括两个方面：发射波长一致和相对亮度相当。按照这个原则选择了与博睿自制YH302产品波段和亮度达到相当水平的进口某型号产品和国内某厂家荧光粉产品，分别编号为sample-1、sample-2和sample-3。 2.1.1光效指标对比 表1列出了三种荧光粉基本光学性能指标数据，从表中数据可以看出三个荧光粉样品的主波长、半峰宽及相对亮度等指标均基本相当。 表1 荧光粉基本性能指标 荧光粉型号 编号 峰波长 /nm 主波长 /nm 半峰宽 /nm 色坐标 相对亮度 PL% x y YH302 Sample-1 546 568.8 109.6 0.4295 0.5498 100 进口商用粉 Sample-2 543 568.9 109.9 0.4292 0.5500 100.5 国产商用粉 Sample-3 548 568.8 109 0.4297 0.5504 99.5 2.1.2微观形貌 图1是这三款荧光粉的扫描电镜照片，可以反映出三个荧光粉颗粒均呈类球形，分散状态良好，相比之下，YH302对应的sample-1荧光粉样品具有更小的粒径。 （a）sample-1 （b）sample-2 （c）sample-3 图1荧光粉微观形貌 2.1.3 粒径及分布 图2中同时显示了这三款荧光粉的粒径积分分布曲线，对比这三款荧光粉的中心粒径及分布宽度可以看出，YH302的粒径最小，中心粒径为10.47μm，其他两种荧光粉的中心粒径都在13~14μm左右。同时sample-1的粒径分布系数为0,688,明显小于另外两款荧光粉的数据。表2中罗列出三款荧光粉的粒径数据。 表2 荧光粉的粒径大小及粒径分布 样品编号 荧光粉型号 粒径 （μm） 粒度分布系数 D10 D50 D90 Sample1 YH荧光粉 6.89 10.47 14.09 0.688 Sample2 进口商用粉 8.27 13.10 18.17 0.756 Sample3 国产商用粉 7.86 14.16 20.33 0.988 图2 三款荧光粉的粒径分布图 2.2初始光效对比试验 封装实验采用的蓝光LED芯片为台湾晶元光电公司产品，芯片尺寸为10*23mil，主波为455~457.5 nm，亮度为26-28mw。采用SMD型规格为3528的支架进行封装。光源点亮测