白光LED制作全解實用教案

1、簡介:LED能受到人們的青睞，是因為它不但能發(fā)出各種顏色的單色光，而且還能制成白光產(chǎn)品。白光是照明系統(tǒng)最主要的光源，所以對LED白光的開發(fā)(kif)和研究越來越受到業(yè)界的重視，本章將重點介紹幾種制作白光LED的方法，并且深入探討白光LED的可靠性和使用壽命等相關(guān)主題。最后，我們將講解熒光粉的有關(guān)知識及三基色白光LED的制作技術(shù)。3.1 制作白光LED3.1.1 制作白光LED的幾種方法 目前,常見的用LED芯扯產(chǎn)生白光的方法有三種:在LED藍光芯扯上涂覆YAG熒光粉.在LED藍光芯片上涂覆YAG(yttrium aluminum garnet,釔鋁在石榴石)熒光粉,芯片發(fā)出的藍光激發(fā)熒光粉后可

2、產(chǎn)生典型的500560nm的黃綠光,黃綠光再與藍色光合成白光.利用這種方法制備白光相當簡單,便于實現(xiàn)且效率高,資金投入不太大,因此具有一定的實用性.其缺點是熒光粉與膠混合后,均勻性較難控制.由于熒光粉易沉淀,導(dǎo)致布膠不均勻色調(diào)一致性不好色溫易偏離且顯色性不夠理想.RGB三基色混合.這種方法是將綠紅藍三種LED芯片組合,同時通電,然后將發(fā)出的綠光紅光藍光按一比例混合成白光.綠紅藍的比例通常是6:3:1,或用藍光芯片的電流穩(wěn)定散熱較好,那么這種方法產(chǎn)生的白光比上述方法產(chǎn)生的白光穩(wěn)定且制作簡單.但是,由于紅綠藍三種芯片的光衰不一樣,驅(qū)動方法(控制通過LED電流大小的方法)要考慮到不同芯片的光衰不一樣

3、.采用不同的電流進行補償,使之發(fā)出的光比例控制在6:3:1.這樣可以保持混合的白光穩(wěn)定,從而達到理想的效果(xiogu).在LED紫外光芯片上涂覆RGB熒光粉.這種方法利用紫外光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生三基色光來混合形成白光.但是,目前的紫外光芯片和RGB熒光分是混合激發(fā)的,其出光效率較低,而且用于封裝的環(huán)氧樹脂的紫外光照射下易分解老化,從而使透光率下降.我們在此不對這種方法進行詳細介紹.第1頁/共24頁第一頁，共25頁。3.1.2 涂覆YAG熒光粉的工藝流程(n y li chn)和制作方法 當前大多數(shù)封裝廠商都是采用上述的第一種方法來制作白光LED,在LED藍光芯片上涂覆YAG熒光粉來制作白光LED

4、的工藝流程(如圖)所示,下面的內(nèi)容將對這種工藝流程中的關(guān)健因素進行討論.選擇藍光芯片 選擇與熒光粉匹配的藍光芯片是制作好白光LED的第一步.波長為430470nm的光都是藍光,需要選擇其中某一波長的藍光與熒光粉進行匹配,可以有效激發(fā)這種熒光粉,從而實現(xiàn)較高的量子效率且出光穩(wěn)定. 具體做法可以用熒光粉比較儀來選擇熒炮粉,即用不同波長的藍光來激發(fā)它.哪一種在比較儀上顯示的相對比值最高,就選定這種熒光粉和這一波長的藍光芯片,般激發(fā)熒光粉的藍光的波長寬度約為2.5nm.選擇這種波長是因為生產(chǎn)芯片的廠家要更精確( jngqu)地挑選出光的波長也有困難,需要更精密的測試儀器,這會使制造成本提高.第2頁/共

5、24頁第二頁，共25頁。固定(gdng)芯片 制作白光LED時一定要把LED芯扯固定在支架上(或熱沉上),所以必須選擇一種膠把芯片粘合在支架上.使用什么膠要根據(jù)芯片來選定. 如果LED芯片是L型電極的,也就是說這種芯片是上下各有一個電極,那么要求芯片粘合的膠既要能導(dǎo)電,又要能把LED芯片上熱量(rling)通過膠傳達室導(dǎo)到支架或熱沉上.所以,必須用導(dǎo)熱性能好導(dǎo)電性能也好的固晶膠.現(xiàn)在市場上有很多種可供選擇的膠.如果LED芯片是V型電極的,也就是說在上面有兩個電極,下面沒有電極,因此下面就不允許導(dǎo)電.但是仍然需要導(dǎo)熱性能,所以必須使用絕緣導(dǎo)熱性能較好的膠. 絕緣導(dǎo)熱的膠與既導(dǎo)電又導(dǎo)熱的膠相比,后

6、者的導(dǎo)熱性能更好.當LED芯片襯底采用藍寶石時,有人為了追求導(dǎo)熱性能更好,也可用既導(dǎo)電又導(dǎo)熱的膠作為固晶膠.(如圖)給出了將LED芯片使用導(dǎo)熱導(dǎo)電膠和導(dǎo)熱絕緣膠固定的示意圖.（ ） 將 芯 片 用 導(dǎo) 熱 導(dǎo) 電 膠 固 定 在 支 架 上： 外 封 裝 膠： 膠 層： 支 架： 固 晶 膠：晶 片： 金 絲： 金 絲：晶 片： 導(dǎo) 熱 導(dǎo) 電 膠： 支 架： 膠 層：膠層：支架：導(dǎo)熱絕緣膠：晶片：金絲：金絲：晶片：固晶膠：支架：膠層：外封裝膠（ ）將芯片用導(dǎo)熱絕緣膠固定在支架上第3頁/共24頁第三頁，共25頁。n 電極(dinj)焊線 在制作白光LED時,必須注意芯片P/n兩個電極的焊紆,一

7、般采用金絲球焊的可靠性較好.特別需要注意的是,加在焊線上的壓力不要太大,一般是3040g之間,壓力太大容易把電極打裂,而這種裂縫通過一般的顯微鏡都是看不見的.如果存在電極裂縫,那么(n me)在通電加熱后,這個裂縫會逐步變大,相應(yīng)的漏電流也會增大,這樣LED在使用時會很快損壞.生產(chǎn)環(huán)境 制作白光LED的生產(chǎn)環(huán)境要有一萬級到十萬級的凈化車間,并且溫度和濕度都是可調(diào)控的.白光LED的生產(chǎn)環(huán)境中要有防靜電措施,車間內(nèi)的地板墻壁桌椅等都要有防靜電功能,特別是操作人員要穿上靜電服并戴上防靜電手套. 在LED芯片生產(chǎn)流程的每個工序中,都必須要有防靜電措施.例如,在將藍光芯片從藍膜上撕開時,會產(chǎn)生1000V

8、以上的靜電,足以將LED芯片擊穿.在沒有靜電防護的情況下,當人體接觸LED時,人體上的靜電通過LED放電而導(dǎo)致LED芯片局部擊穿.芯片由于靜電而被擊穿后,將在LED的兩個電極有源層及電極界面和有源層體內(nèi)形成結(jié)構(gòu)缺陷.即使一定的載流子注入填充了所有的缺陷,但是多余的載流子部分將發(fā)生輻射復(fù)合,并伴隨著光的輸出. 很難在測試時或開始使用時判定LED是否受到靜電損傷.但是在使用的過程中會不斷出現(xiàn)“黑燈”的現(xiàn)象.因為這種LED在使用過程中其正向漏電流會逐漸變大,達到一定程度就不再正常工作.烘烤芯片 在制作白光LED工藝過程中,要隨著工藝流程將LED芯片放進烘箱內(nèi)烘烤三四次.應(yīng)當合理控制烘箱的溫度和洪渚的

9、時間,最好溫度不超過120;否則放在洪箱內(nèi)的LED芯片溫度超過120后,將會損壞pn結(jié).因此,可以將洪烤的時間設(shè)定得長一些,但是溫度最好不要高于120.第4頁/共24頁第四頁，共25頁。n涂覆熒光粉 首先要把熒光粉和環(huán)氧樹脂調(diào)配好,調(diào)節(jié)器配的濃度和數(shù)量都是根據(jù)以往的經(jīng)驗.這里要特別強調(diào)的是,膠和熒光粉一定要充分攪拌均勻,要讓AB膠充分混合.在點熒光粉(熒光粉和膠混合,即點膠)的過程中,熒光粉不能沉淀,濃度要始終何持一致. 點熒光粉所用的設(shè)備裝膠的容器和針頭都要保持一定的溫度并不斷攪拌.防止膠凝固和熒光粉沉淀.點膠的針頭最好使用不粘膠的針頭,這種針頭只需輕輕一吹就會干凈.在點膠過程中要保證針頭不

10、會發(fā)生堵塞,并且出膠要均勻.這樣做才能使白光的色溫一致性較好. 目前生產(chǎn)白光LED的廠家,大多數(shù)是采用(ciyng)人工點熒光粉.點熒光粉的工人要經(jīng)過長期的培訓(xùn),在掌握經(jīng)驗后才能很好地完成這項工藝.點熒光粉所用的點膠機一般有兩種:粘膠機:即將熒炮粉的膠配好后,均勻地分布在滾筒上,滾向不斷滾動,這樣膠就可以均勻分布在滾筒的外壁上.把焊好金絲的藍光芯片的整個支架(20粒)靠到滾筒上,滾筒上的熒光粉膠就會均勻地粘到20個芯片的支架“碗”內(nèi).(如圖)給出了熒光粉粘膠機的示意圖.第5頁/共24頁第五頁，共25頁。點膠機: 另一種是用自動配好熒光粉的膠從針頭滴到焊好LED的支架上,其工作原理就像灌膠機一樣

11、.灌膠機一次可灌20粒,點熒光粉一般一次為45粒.這種點膠機要保持一定的溫度,需要經(jīng)常攪拌,這樣不會產(chǎn)生沉淀.以上兩種都適用于3mm5mm等引腳式封裝的LED管子.(如圖)給出了熒光粉點膠機的示意圖. 有些制造大功率白光LED的方法,是預(yù)先把熒光粉和膠調(diào)配好,然后開出一模子(m zi),把熒光粉膠刷在模子(m zi)上,讓它干后成為一片膠餅.再把膠餅蓋在焊好的大功率LED的芯片上,并用適量的膠把膠餅固定在芯片上.這樣做出來的LED其色溫會在較一致.第6頁/共24頁第六頁，共25頁。3.1.3 大功率白光LED的制作(zhzu) 大功率(W級功率)白光LED的制作,隨著藍光LED芯片技術(shù)的不斷提

12、高和封裝新材料的不斷出現(xiàn),其封裝的技術(shù)和工藝也在不斷改進. 目前,市場上的大功率白光LED從1瓦到幾十瓦都有,但13W的白光LED采用單芯片LED封裝成點光源,而5W以上的大多數(shù)白光LED是由大功率藍光LED芯片集成的,特別是10W以上大功率白光LED一般都直接集成在鋁基板或銅基板上,然后做成條狀(tio zhun)或圓盤狀的面光源. 但是,W級功率白光LED的封裝有其特殊性:一是W級功率白光LED在封裝時必須用到熒光粉;二是W級功率白光LED在封裝時的功率大發(fā)熱量大.因此,在封裝W級功率白光LED時,必須要考慮三個通道:電流通道:W級功率白光LED通過電流比較大,一般是幾十毫安到幾百毫安以上

13、,所以這種電流通道要考慮好.出光通道:光從藍光LED芯片發(fā)光層發(fā)出,如何讓一部分藍光激發(fā)熒光粉,從而發(fā)出黃光和另一部分藍光以合成白光,這是需要仔細研究的.熱通道:.由于W級功率白光LED發(fā)出的熱量大,如何讓熱量傳導(dǎo)出去,從而降低W級功率白光LED中pn結(jié)的溫度,這也是需要考慮的. 這三個通道能否設(shè)計好，對于W級功率白光LED來說是到關(guān)重要的。這三種通道最好都是獨立的，不要共用，特別是電流通道和熱通道不要共用。（如圖）是W級功率白光LED的出光通電和導(dǎo)熱示意圖.亞 克 力 蓋硅 樹 脂熱 量 傳遞 方 向電 流 方 向電 極出 光 方 向熱 沉電 極級 功 率 白 光的 光 、 電 、 熱 走

14、向 示 意 圖第7頁/共24頁第七頁，共25頁。電流(dinli)通道 W級功率白光LED的電流通道的通過電流很大,因此選用的導(dǎo)電金比也要考慮使用比較粗的,每種金絲的直徑大小與允許通過的最大電流都有相應(yīng)的參考系數(shù)(xsh),可根據(jù)這種參考系數(shù)(xsh)進行選用. 另一方面由于電流大,在開關(guān)電源波動時有很大的沖擊電流,因此要求電通道耐沖擊.白光LED器件溫度差別也較大,因此用來封裝的各種材料的熱脹冷縮系數(shù)(xsh)要選配好,特別是要考慮金絲在熱脹的情況下能否經(jīng)受大電流的沖擊.出光通道 由于W級功率白光LED發(fā)熱量大溫度高,環(huán)氧樹脂在高溫下會發(fā)黃變污,因此降低了透光率,陰礙了出光通道,最終影響了出

15、光.在選用出光通道的材料時,考慮到長期使用時由于紫外光照射,會使膠產(chǎn)生“玻璃化”,因此W級功率白光LED的封裝膠在目前情況下應(yīng)選為硅凝膠(或硅樹脂). 另一方面要考慮到折射率的因素,W級功率白光LED的芯片折射率一般約為3.0封裝膠的折射率應(yīng)選為過渡值.LED光會從折射率約為3.0的芯片發(fā)射到折射率為1的空氣中,那么中間層應(yīng)選用多大的折射率呢?一般情況下,折射率應(yīng)大于1.5,這樣出光效率才會高. W級功率白光LED出光的半強度角是由封膠和蓋殼決定的,這個半強度角要根據(jù)LED芯片出光的特性來設(shè)計,一般設(shè)計的角度是30,60,90,120,等等.根據(jù)LED芯片的出光位置,要把光強“集中”起來向出光

16、角度射出,這樣才能得到較大的光強.熱通道 W級功率白光LED的熱通道也是十分重要的,它直接關(guān)系到W級功率白光LED的使用壽命和光衰問題.LED芯片中的pn結(jié)溫度升高,然后芯片的溫度很快地傳到熱沉上.現(xiàn)在這種導(dǎo)熱膠有很多種,要根椐實際使用情況進行選擇. 目前,連接芯片與熱沉之間有兩種辦法:一是用固晶膠把芯片與熱沉連接,二是用錫和金的合金進行共晶焊接.這兩種方法如果實現(xiàn)得很好,都會獲得良好的導(dǎo)熱效果.導(dǎo)熱還與芯片的接觸面積有關(guān)系,所以芯片與熱沉的接觸面積大,其導(dǎo)熱的面積也大,導(dǎo)熱也快.評價W級功率白光LED 對于W級功率白光LED,由于LED芯片和封裝所用的材料及工藝不一樣,所得到的管子性能也不一

17、樣.如何判斷一個W級白光LED的管子的優(yōu)劣呢?一般可以通過以下幾個指標來評價: 經(jīng)過一段時間連續(xù)點亮,它的光通量衰減曲線是怎樣的?反向漏電有什么樣變化?色溫有什么樣變化? W級功率白光LED的色溫分布是怎樣的?光強的分布情況是怎樣的? 熱阻大小是多少?第8頁/共24頁第八頁，共25頁。3.2 白光LED的可靠性及使用壽命 照明光源經(jīng)過一段時間點亮將會老化,實際上允許光通量維持率有一定的衰減,但其色溫仍應(yīng)保持在一定范圍內(nèi).一旦光通下降至初始值的50%之后,或者色溫變化大,超過色溫變化大,超過額定標準,則該光源的半光衰壽命,簡稱白光LED的壽命. 目前,美國日本生產(chǎn)的白光LED壽命可達（1）萬小時

18、以上,我國生產(chǎn)的白光LED的壽命相差很多,有地廠家的產(chǎn)品可達上萬小時以上,有的產(chǎn)呂則只有(zhyu)幾百小時.下面,我們就來探討白光LED可靠性與壽合的關(guān)問題.3.2.1影響白光LED壽合的主要因素 白光LED的壽命主要取決于LED芯片的質(zhì)量LED芯片的設(shè)計和芯片的材料.以下因素都會對白光LED的壽命產(chǎn)生影響:芯片良好的導(dǎo)熱性芯片的抗靜電性能芯片的抗浪涌電壓和電流等 因此,在制作白光LED時,首先要了解LED芯片的性能指標,同時還要了解白光LED使用的環(huán)境條件和允許的極限指標.這樣才能正確使用白光LED,使白光LED使用時間和可靠性達到最佳狀態(tài).第9頁/共24頁第九頁，共25頁。3.2.2 工

19、藝流程(n y li chn)對白光LED壽命的影響 除了芯片本身的質(zhì)量因素之外,LED的工藝流程還對其使用壽命有著顯著影響.如何更好地控制工藝流程中的各個步驟與選用(xunyng)合適的輔助材料,從而保證一定的使用壽命, 封裝方法 有了好的LED芯片,還要有科學(xué)的封裝方法,這樣才能得到壽命較長的白光LED光源. 首先對白光LED封裝所用的材料進行分析.固定LED芯片所用的固晶膠,有導(dǎo)電膠和絕緣膠之分,如果LED芯片為L型電極,就必須使用導(dǎo)電膠,這種固晶膠既能導(dǎo)電又能導(dǎo)熱.如果LED芯片是V型電極,就要使用導(dǎo)熱性能好的絕緣膠作為固晶膠. 其次是選用(xunyng)引腳式封裝的支架,目前支架由兩

20、種材料做成:一種是鐵支架,外表鍍銀;另一種是銅支架,外表也是鍍銀.這兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)不一樣,相差比較大.一般用銅支架做成的LED要比用鐵支架做成的LED其壽命長一倍以上.Pn結(jié)的要作溫度 理論和實踐都已經(jīng)證明,LED的壽命是與LED的pn結(jié)工作溫度緊密相關(guān)的.pn結(jié)的工作溫度一般在110120之間,但在設(shè)計中,應(yīng)當考慮長期工作的情況下,pn結(jié)盡量就會衰減1%,LED芯片發(fā)光的主波長就會漂移12nm. 對于白光LED來說,溫度對白光LED的壽命影響很大.一方面pn結(jié)溫升,促使光衰增大;另一方面促使發(fā)光主波長漂移,同時也影響了光對熒炮粉的有效激發(fā),但光衰增大,色溫也產(chǎn)生變化.因為主波長改變了,激

21、發(fā)的黃光也發(fā)生變化,結(jié)果混合光就和原有光的色溫不一樣.第10頁/共24頁第十頁，共25頁。補充(bchng)資料 白光LED對溫度十分敏感。使用白光LED，要注意控制溫度，不讓pn結(jié)的溫升超出額定值。進行封裝的廠家，千方百計考慮怎樣讓LED芯片內(nèi)的熱量導(dǎo)出，但反過來外面的熱量也會通過LED的引腳傳導(dǎo)到芯片內(nèi)部。例如，3 mm、5mm的LED在安裝使用時，一定要經(jīng)過焊接才能固定在pcb（印制電路板）上或者其他線路板上。 一般有兩種焊接方法：一是用烙鐵直接焊接，二是用波峰焊或浸焊。一般要使錫熔化的溫度為230260 ，所以焊接時間要短，一般規(guī)定在3秒以內(nèi)。如果引腳比較短，焊接速度還要更快，否則就會

22、把烙鐵或錫爐中的熱量傳導(dǎo)到LED芯片內(nèi)部，為種高溫會對LED造成一定的破壞。 在使用白光LED時，常會發(fā)現(xiàn)白光LED經(jīng)過焊接后（或波峰后）發(fā)生色溫變化，這種現(xiàn)象(xinxing)可能與下列情況有關(guān)：一是點熒光粉時在芯片周圍有氣泡，而在抽真空時沒有把氣泡處理干凈，結(jié)果在焊線時將熱量傳給芯片，使芯片周圍的氣泡膨脹，從而把熒光粉膠漲裂。二是可能熒光粉膠調(diào)配不均，沒有讓A、B膠充分混合，因此熒光粉膠自己開裂；或者由于熒光粉膠沒有烘干，也會出現(xiàn)開裂。這幾種情況均會使熒光粉拉上出現(xiàn)裂縫，造成藍光直接從裂縫中射出，沒有激發(fā)熒光粉，從而使色溫發(fā)生變化。第11頁/共24頁第十一頁，共25頁。3.2.3引起白光L

23、ED快速衰減(shui jin)的主要原因 引起白光LED器件快速衰減的主要原因,是藍光LED芯片的衰減還是熒光分衰減,目前LED業(yè)內(nèi)人士對此的看法并不一致.有人使用同樣的藍寶石襯底GaN基藍光LED芯片支架環(huán)氧樹脂封裝材料，制成5mm支架式藍光LED和白光LED，然后比較兩組器件長期工作后的光通量衰減情況。在實驗時，點亮電流均為20mA,測試電流也為20mA，環(huán)境溫度測試儀器都一樣。結(jié)果白光LED比藍光LED的光通量衰減要快（如圖所示）.由于兩組器件的差別在于白光LED的封裝中添加了熒光粉,人們很自然就會想到是否因為熒光粉衰減而導(dǎo)致白光LED的衰減加速. 我們知道,如果是熒光粉激發(fā)出的波長峰

24、值為570nm的黃綠光衰減,從而導(dǎo)致白光LED的色度坐標向藍色調(diào)方向變化,即色度坐標值減少(jinsho).經(jīng)過測試,實際結(jié)果卻表明白光LED器件的色度坐標反而向黃色調(diào)方向變化.第12頁/共24頁第十二頁，共25頁。 因此，可以認為熒光粉不是造成白光衰減加速的主要(zhyo)因素。如果將白光LED的芯片涂一層薄熒光粉，然后分析比較兩種器件的光線在器件內(nèi)部的行程，就會發(fā)現(xiàn)藍光LED的光線直接透過環(huán)氧樹脂射出，而白光LED器件由于表面存在熒光粉層，一部分光線直接射出，一部分光線射向熒光粉顆粒。熒光粉顆粒除了將部分藍光轉(zhuǎn)換為黃光之外，由于光線還有各向同性的散身作用，因此造成熒光粉層附近的短波長光輻射

25、和熱量高度集中，這樣熒光粉層附近的環(huán)氧樹脂更容易發(fā)生“黃變”。這對白光LED的衰減也會影響，（如圖） 引起白光LED的衰減有多種原因，要根據(jù)實際情況進行分析，然后再用實驗去證實。大功率白光LED的其他一些相關(guān)問題將另做分析。第13頁/共24頁第十三頁，共25頁。3.3 熒光粉3.3.1 YAG熒光粉 制作白光LED的方法之一,是在藍光LED芯片外面(wimin)涂覆熒光粉.具體的工藝是將發(fā)射光的波長主峰在450470mm范圍內(nèi)的藍光LED芯片焊好后.在其表面涂覆稀土釔鋁石榴石(YAG)系列熒光粉.這種熒光粉在藍光輻射下會發(fā)射黃光,這樣,部分藍光轉(zhuǎn)變成黃光,和剩余的藍光混合而形成白光LED. 由

26、于稀土釔鋁石榴石熒光粉有兩個特點:一是它的發(fā)射光的波長主峰在500580mm范圍內(nèi),即黃光區(qū)域的任意位置;二是它的最佳激光波長在430480mm范圍內(nèi)的不同位置.因此,選用該系列熒光粉加上配有不同波長藍光的LED,就可以制備不同色溫的白光LED. 有人為了避開專利問題,采用“藍光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的辦法來制作白光LED，即用藍光LED激光綠色和紅色熒光粉。其中綠色熒光粉可采用發(fā)射光的波長主峰為500530mm的稀土釔鋁石榴石熒光粉。而對于紅光熒光粉，目前尚未找到一種發(fā)光效率足夠高的材料，通常是采用銪/錳激活的氧化物或鹽類化合物，也可能是用銪激活的有機發(fā)光材料。改進熒光粉之后，紅光

27、部分有顯著增強，將來就可以實現(xiàn)第三種獲得白光LED的方法。第14頁/共24頁第十四頁，共25頁。3.3.2 RGB熒光粉 在紫光及紫外光激發(fā)的白光LED產(chǎn)品方面,飛得浦公司于1997年5月27日在美國申報了“UV（紫外光）+熒光粉”發(fā)不光裝置的發(fā)明專利。但是該專利沒有(mi yu)涉及具體的熒光粉的組成。 我國的有關(guān)單位已經(jīng)在2000年開始了紫光及紫外光激發(fā)的白光LED用熒光粉研究，并于2001年6月分別在第五屆中韓雙邊新材料學(xué)術(shù)研討會和北京第四屆稀土研究與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會上，報告了可應(yīng)用紫光及紫外光激發(fā)的白光LED的稀土三基色（RGB）熒光粉的組成。這些熒光粉已在紫光及紫外光激發(fā)的白光LED中

28、得了應(yīng)用。 美國GE公司有多項有關(guān)UV LED激發(fā)的三基色熒光粉組成的專利。其中最早的一項是2000年5月26日在美國申報的，公布專利日期是2002后7月3日。他們報送的兩種藍色熒光粉的組成與我國某一單位提出的紅色熒光粉組成基本一致，但總的來說，紅色熒光粉的發(fā)光效率還不夠高，無法滿足白光LED的要求，需要進一步改進。第15頁/共24頁第十五頁，共25頁。3.3.3 各種( zhn)熒光粉的應(yīng)用與發(fā)展 總而言之,在LED熒光粉方面近幾年的發(fā)展非常迅速.美國GE公司持有多項專利,國內(nèi)也有一些專利報道.藍光LED激發(fā)的黃色熒光粉基本上能滿足目前白光LED產(chǎn)品的要求但還需要進一步提高效率,降低粒度.最

29、好能制備也直徑在34mm之間的球形的熒光粉. 在“藍光LED+綠色熒光粉+紅色熒光粉”的方法中，綠色熒光粉的效率基本上能滿足要求，但紅色熒光粉的效率需要有較大的提高。 在“紫外或紫外光LED+RGB熒光粉”的方法中，三種熒光粉的效率都需要有較大的提高，其中紅色熒光粉的效率最低。最近，在紅色熒光粉方面已經(jīng)取得了一些進展，但發(fā)光效率較高的熒光粉主要是硫化物體系，其穩(wěn)定性能差。因此，還需要盡快(jnkui)研制效率高、穩(wěn)定性好的熒光粉，以滿足導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展的需要。各種熒光粉的化學(xué)成分及其應(yīng)用（如下表所示）第16頁/共24頁第十六頁，共25頁。各種( zhn)熒光粉的化學(xué)成分及其應(yīng)用第17頁/共24

30、頁第十七頁，共25頁。3.4 RGB三基色合成(hchng)白光的制作 RGB三基色混合成白光也是制作白光LED的一種方法.這種方法將LED的紅、綠、藍三種芯片組合在一起，通過(tnggu)電流讓它們發(fā)出紅、綠、藍三種基色光，然后混合成全彩色的可見光。這種方法得到的白光有良好的顯色性能、較寬的色溫范圍，所用的材料和LED芯片也能方便獲取。3.4.1 基本原理 這種方法經(jīng)常在三個LED芯片中加入一個控制電流IC(集成電路)芯片.一方面可控制供給LED的各個芯片的恒定電流,防止因LED工作電流變化引起光的主波長偏移而變色,繼而使白光的色溫也發(fā)生變化.另一方面,可以控制通過(tnggu)三個RGB

31、LED芯片的電流大小,從而使三個芯片的發(fā)光強度相應(yīng)發(fā)生變化,實現(xiàn)三基色混合比例隨之發(fā)生變化,這樣就可以產(chǎn)生多種變換的色彩.通過(tnggu)這種方法生產(chǎn)的LED產(chǎn)品很受人們的歡迎.目前,市場上使用LED三基色RGB芯片混合白光的產(chǎn)品分為三類:將三個紅、綠、藍芯片封裝在5mm 10mm的一個組件內(nèi)，紅、綠、藍的發(fā)光強度比例固定并接通電流，這樣發(fā)出的就是白光可以加裝一個IC芯片，控制三個芯片的工作電流大小，三種基色光強隨電流大小變化，使發(fā)出的混合光顏色隨之變換?？勺龀蒞級大功率LED，將功率級芯片的紅、綠、藍三基色混合成白光。這種合成的白光視角大、亮度高，特別適合作為各種燈箱廣告的背光源和多彩變換

32、的夜景燈，以美化環(huán)境、亮化城市。第18頁/共24頁第十八頁，共25頁。3.4.2 注意事項對于制作RGB三基色合成的白光LED,必須注意以下幾個問題:、三種LED芯片發(fā)出的光的主波長一般是：紅光為615620 nm，綠光為530540nm,藍光為460470nm。要達到最佳光效，可在這三種光的主波長范圍內(nèi)經(jīng)過實驗選擇最佳的主波長配比。如果為了提高顯色指數(shù)，可采用藍光（460nm）、綠光（525nm）、黃光（580nm）、紅光（635nm）組合，這種光的主波長配比可得到最佳的顯色指數(shù)（達95以上），光效可達3540lm/W，最低色溫可做到2700K。為了兼顧出光效率和顯色指數(shù)，三種LED芯片發(fā)出

33、的主波長和發(fā)光強度需要進行優(yōu)化組合。根據(jù)所用的模式和材料多做幾次實驗，可得到最佳效果。、對于三種LED紅、綠、藍芯片的發(fā)光強度的比例，一般選擇為3（紅）：6（綠）：1（藍），但是要考慮到不同芯片光衰不一樣；而且當點亮發(fā)熱后，三基色光的主波長漂移也不同。同時考慮這幾個因素，進行綜合的實驗來得到最好的效果，所以上述的只作為參考的比例，而不是固定的結(jié)論。、如果將三種LED芯片簡單地排列封裝在一起，那么這樣不能使三種LED的顏色光很好的混合成白光。（如圖）給出院(ch yun)RGB三色混合的示意圖，只有A區(qū)是三種顏色都有的區(qū)域，所以只有A區(qū)才是白光，其他區(qū)域都不是白光。RGB三種芯片發(fā)光的光能量主要分布在以光源光軸為中心的一定角度之內(nèi)，因此不同位置上由不同芯片發(fā)出的光要傳播一定距離后，第19頁/共24頁第十九頁，共25頁