大功率白光LED荧光粉涂覆方法研究-材料学专业论文.docx

Classified Index: TB303 U.D.C: 620 Dissertation for the Master Degree of Engineering STUDY ON PHOSPHOR COATING FOR HIGH POWER LED PACKAGING Candidate: Candidate: Zhang Kunjian Supervisor: Prof. Li Mingyu Academic Degree Applied for: Master of Engine Specialty: Materials Scienc Affiliation: Shenzhen Gradu Date of Defence: June, 2010 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute o ate School f Technology 摘 要 本文通过制备不同参数的荧光粉片，设计反光杯结构，采用荧光粉片远 离蓝光芯片的封装结构封装并制备出白光 LED，并对其的光效、显色指数 等参数进行了表征。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、电子衍射分析仪 (XRD)、拉曼光谱仪、浙大三色 LED-201 测试仪等多种分析测试手段，研 究了荧光粉颗粒的成分、荧光粉颗粒在硅胶树脂基体中的分散性问题，并探 讨了荧光粉颗粒的沉淀、分布均匀问题以及不同厚度、成分、粉胶比的荧光 粉片对 LED 光学性能的影响。最后得出具有较高的光效及显色性的 LED 所 对应的荧光粉片制备参数。 荧光粉片的金相组织观察结果表明，荧光粉片中的 YAG 荧光粉颗粒 (Y3Al5O12)分布比较均匀，未见明显沉淀。在摻入红色荧光粉后的荧光粉片 中，红色的氮化物颗粒(Sr2Si5N8)团聚比较明显，这将导致出色光斑不均。 经过超声搅拌以及真空除泡处理后制备出的荧光粉片气泡较少，出光均匀性 较好。荧光粉片力学分析表明，由于荧光粉颗粒表面棱角分明，其表面张力 大，与硅胶基体间的界面结合强度低，导致其强度不高。 拉曼光谱分析表明，随着荧光粉片厚度的增加，白光 LED 的发光强度 不断上升。相同厚度的荧光粉片，随着粉胶比的升高，光功率分布图中黄光 波段的光强呈线性上升，黄蓝光比上升，色温降低，反之亦然。在摻入红色 荧光粉后，拉曼光谱中，红黄光波段光强增加，光功率图变得更宽、更饱 满，显色指数增加，光效略有下降。 通过发光颜色观察，初步确定了使用一定粉胶比、厚度、黄红粉比的荧 光粉片，并利用浙大三色的 LED-201 对其光效、色坐标、显色指数、色温 等光性能进行了测量。综合分析认为粉胶比为 1:3:3(黄色荧光粉:8866A 硅 胶:8866B 硅胶)，黄红粉比为 60:1(黄色荧光粉质量/红色荧光粉质量)，厚度 为 315μm 时得到 的 LED 光性 能较好 ，显 色 指数为 79.7 ， 光 效为 36.52lm/W。而没有参入红粉的 LED 中最优配粉比为 1:3:3，厚度为 315μm 其色坐标为(0.3248，0.2830)，光效为 69.65lm/W，但其显色指数只有 74.2。 关键词 白光 LED；荧光粉片；YAG；光效；显色指数 Abstract In this paper, the phosphor films are prepared by different parameters. We have designed the white LED with reflective glass structure and fixed the phosphor film away from the blue-chip for a special distance. After that, its optical efficiency, color rendering index and other properties were characterized. Optical microscope, scanning electron microscopy (SEM), electron diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Zhejiang University Tri-color LED Tester and other analysis or detection methods were used in this experiment. The composition of the phosphor particles, phosphor particles in the silicone, particles’ precipitation an