第3章白光LED的制作.ppt

第3章 白光LED的制作 3.1 制作白光LED 3.2 白光LED的可靠性及使用寿命 3.3 荧光粉 3.4 RGB三基色合成白光的制作 3.5 本章小结 简介:LED能受到人们的青睐，是因为它不但能发出各种颜色的单色光，而且还能制成白光产品。白光是照明系统最主要的光源，所以对LED白光的开发和研究越来越受到业界的重视，本章将重点介绍几种制作白光LED的方法，并且深入探讨白光LED的可靠性和使用寿命等相关主题。最后，我们将讲解荧光粉的有关知识及三基色白光LED的制作技术。 3.1 制作白光LED 3.1.1 制作白光LED的几种方法 目前,常见的用LED芯扯产生白光的方法有三种: 在LED蓝光芯扯上涂覆YAG荧光粉.在LED蓝光芯片上涂覆YAG(yttrium aluminum garnet,钇铝在石榴石)荧光粉,芯片发出的蓝光激发荧光粉后可产生典型的500～560nm的黄绿光,黄绿光再与蓝色光合成白光.利用这种方法制备白光相当简单,便于实现且效率高,资金投入不太大,因此具有一定的实用性.其缺点是荧光粉与胶混合后,均匀性较难控制.由于荧光粉易沉淀,导致布胶不均匀﹑色调一致性不好﹑色温易偏离且显色性不够理想. RGB三基色混合.这种方法是将绿﹑红﹑蓝三种LED芯片组合,同时通电,然后将发出的绿光﹑红光﹑蓝光按一比例混合成白光.绿﹑红﹑蓝的比例通常是6:3:1,或用蓝光芯片的电流稳定﹑散热较好,那么这种方法产生的白光比上述方法产生的白光稳定且制作简单.但是,由于红﹑绿﹑蓝三种芯片的光衰不一样,驱动方法(控制通过LED电流大小的方法)要考虑到不同芯片的光衰不一样.采用不同的电流进行补偿,使之发出的光比例控制在6:3:1.这样可以保持混合的白光稳定,从而达到理想的效果. 在LED紫外光芯片上涂覆RGB荧光粉.这种方法利用紫外光激发荧光粉产生三基色光来混合形成白光.但是,目前的紫外光芯片和RGB荧光分是混合激发的,其出光效率较低,而且用于封装的环氧树脂的紫外光照射下易分解老化,从而使透光率下降.我们在此不对这种方法进行详细介绍. 3.1.2 涂覆YAG荧光粉的工艺流程和制作方法 当前大多数封装厂商都是采用上述的第一种方法来制作白光LED,在LED蓝光芯片上涂覆YAG荧光粉来制作白光LED的工艺流程(如图)所示,下面的内容将对这种工艺流程中的关健因素进行讨论. 选择蓝光芯片 选择与荧光粉匹配的蓝光芯片是制作好白光LED的第一步.波长为430～470nm的光都是蓝光,需要选择其中某一波长的蓝光与荧光粉进行匹配,可以有效激发这种荧光粉,从而实现较高的量子效率且出光稳定. 具体做法可以用荧光粉比较仪来选择荧炮粉,即用不同波长的蓝光来激发它.哪一种在比较仪上显示的相对比值最高,就选定这种荧光粉和这一波长的蓝光芯片,般激发荧光粉的蓝光的波长宽度约为2.5nm.选择这种波长是因为生产芯片的厂家要更精确地挑选出光的波长也有困难,需要更精密的测试仪器,这会使制造成本提高. 固定芯片 制作白光LED时一定要把LED芯扯固定在支架上(或热沉上),所以必须选择一种胶把芯片粘合在支架上.使用什么胶要根据芯片来选定. 如果LED芯片是L型电极的,也就是说这种芯片是上﹑下各有一个电极,那么要求芯片粘合的胶既要能导电,又要能把LED芯片上热量通过胶传达室导到支架或热沉上.所以,必须用导热性能好﹑导电性能也好的固晶胶.现在市场上有很多种可供选择的胶.如果LED芯片是V型电极的,也就是说在上面有两个电极,下面没有电极,因此下面就不允许导电.但是仍然需要导热性能,所以必须使用绝缘导热性能较好的胶. 绝缘导热的胶与既导电又导热的胶相比,后者的导热性能更好.当LED芯片衬底采用蓝宝石时,有人为了追求导热性能更好,也可用既导电又导热的胶作为固晶胶.(如图)给出了将LED芯片使用导热导电胶和导热绝缘胶固定的示意图. 电极焊线 在制作白光LED时,必须注意芯片P/n两个电极的焊纡,一般采用金丝球焊的可靠性较好.特别需要注意的是,加在焊线上的压力不要太大,一般是30～40g之间,压力太大容易把电极打裂,而这种裂缝通过一般的显微镜都是看不见的.如果存在电极裂缝,那么在通电加热后,这个裂缝会逐步变大,相应的漏电流也会增大,这样LED在使用时会很快损坏. 生产环境 制作白光LED的生产环境要有一万级到十万级的净化车间,并且温度和湿度都是可调控的.白光LED的生产环境中要有防静电措施,车间内的地板﹑墙壁﹑桌﹑椅等都要有防静电功能,特别是操作人员要穿上静电服并戴上防静电手套.