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如何调led的荧光粉

2018-02-22 11:04:06 【东智精密】   来源: xiexuhui     阅读

普通用的荧光粉是粉状的,因此不能将粉状的物质覆盖在芯片上,必须是液态的,但是也不可能把荧光粉变成液态的,因为荧光粉的组分是重金属和稀有金属。
只有将荧光粉溶解在一种溶剂中,然后再将这种荧光粉液体烤干,这样才能使其覆盖在蓝色的芯片上。
1. 溶剂选择
选择的溶剂必须是不能破坏荧光粉自身的组织,因此这个溶剂需要是不能和荧光粉发生化学反应的一种物质。根据相似相溶的原理知道,荧光粉是不能溶解在有机溶剂里的,那么就只能是混合了。

如果只是单纯的将这种混合溶液覆盖在芯片的表面再去进行外密封是行不通的,因为外密封是用的环氧树脂这种液态物质。也就是说必须要将其在封装前烤干,于是传统采用外密封的环氧树脂来做这种溶剂。

有了溶剂再来配置溶液。在这里选用的材料有相对应波段的黄色荧光粉和环氧树脂。根据白光的发光原理可以知道:
荧光粉加入的量太多就会造成发出的白光光偏黄,
荧光粉的量加入的太少就会使得发出的白光光偏蓝。

因此应该根据荧光粉的发光效率来合理配制荧光粉。但是用荧光粉+环氧树脂封装出的成品光斑是一片蓝,一片白,一片黄。
这种光斑形成的原因是因为荧光粉被蓝色的光激发的不均匀,也就是说荧光粉的细小颗粒没有被蓝色的光完全激发。

要解决完全激发的问题,就引入了扩散剂这样的一种物质,扩散剂可以增强蓝光激发荧光粉的效率,从而增强了荧光粉的发光效率。
通过实验,发现扩散剂的确对光斑又了改善,使得发出的光斑不再是一块一块的,但是新的问题又出现了,光斑虽然整体呈现一种颜色但是外圈却有一层黄色出现。

2. 配制溶液
要改善黄圈必须要知道原因,将LED成品解剖,可以看到荧光粉的沉淀情况,如下图

通过理论分析知道:这种现象是由黄光功率偏大所引起的。
首先要改变荧光粉溶液的配比,找到合适的配比才能够改善黄圈;
接着就是荧光粉沉淀的问题,从图中可以看到荧光粉覆盖在芯片和支架杯之间的空隙中的厚度要比芯片表面的厚度厚很多。

这是因为在烘烤的过程中,环氧树脂会挥发一部分。环氧树脂是双组分的:
一部分是树脂;
另一个部分是固化剂属于酸酐类。
固化剂的作用是减小分子之间的距离,使其固化。

固化剂与树脂的反应是个放热反应,而环氧树脂的热传导性很差,黏度又很大。
所以产生的热量不容易消散,这样很容易使得荧光粉沉淀。

另外,芯片的尺寸和支架杯底的尺寸有差异。这样很容易导致芯片四周的荧光粉比重大。
荧光粉溶液的浓度分布不均匀会造成白光LED的色温分布不均,使得白光LED的亮度和光斑都不能达到预期效果。

如何改善荧光粉的因沉淀而引起的分布不均匀,这是新一步研究的问题。理论上可以从2个方面去改善:
(1)通过生产的工艺
也就是在生产过程中,在时间很短的间隔里均匀搅拌,而点荧光粉的速度加快,与下个环节的衔接时间也变紧,点好荧光粉的半成品很快进入烘烤的步骤中。

(2)加入一种新的物质,使得荧光粉容易在高温下也能保持很好的均匀混合状态。
于是在荧光粉溶液中引入了表面活性剂,其作用是:
一部分可以吸附有机物;
一部分可以吸附无机物的表面活性剂。

经过反复的实验,得到的荧光粉、表面活性剂、扩散剂和环氧树脂的最优质量配比为10: 5: 3: 100。


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