硅胶和荧光粉涂覆形状对lw发光二极管发光

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1、硅胶和荧光粉涂覆形状对lW发光二极管发光效率、发光角度和衰减的影响邹军诸建平汪文良吴祖通诸婉(浙江聚光科技有限公司)摘要：硅胶和荧光粉涂覆技术是大功率LED封装的关键之一，本文探索了一种适合大功率1W的LED硅胶和荧光粉涂覆技术——先填充足量硅胶，再涂覆荧光粉技术。研究发现其发光效率(64．21m／W)高于其它封装方式，且其光强发散角也较大(124．7。)；测试其光衰发现，点亮s分钟(电压稳定)后，此封装法的衰减最小，而且点亮1000小时后，衰减小于1．5％，远小于其它的封装方式。关键词：大功率

2、LED封装固态照明白光LED一、引言LED产品的生产和应用受到了世界各国的普遍关注，欧盟分别于1996年和2000年出资启动了“绿色照明革命”和“彩虹计划”项目，大力推动白光LED的应用；美国于2000年耗资5亿美元推动了“guojia半导体照明研究计划”旨在降低LED生产成本和提高光电转化率；日本早在1998年就开展了“2l世纪光计划”工程，目前又启动了“照明日本”工程，计划在5年内投资50亿日元将公共场所50％的传统灯具换成LED灯。我国于2003年启动了“guojia半导体照明工程”，当时

3、LED产量为200亿只，其中包括高亮度LED近50亿只，销售额130亿元，到2006年中国LED厂商产值就达到人民币260亿元，较2005年增长18％，2010年有望大幅增长至人民币600亿元，目前中国已成为世界上LED的主要生产基地和消费市场。LED照明包括三项关键技术：LED芯片制造、封装和荧光体制备，但是LED芯片和荧光体制备技术已被世界级照明公司(如日亚，飞利浦和欧司朗等公司)垄断。所以封装技术被列为我国研究开发重点。随着LED芯片发光效率的提高，大功率LED(如1W，3W，5W，10W

4、，50W，100W甚至200WLED灯)的封装引起了广泛的关注，很多公司往往采用小功率封装技术封装多颗大功率芯片造成了热量难以散失，色度不均，荧光粉老化，发光效率低和寿命短等不良后果，故必须开发适合大功率LED封装的技术，大功率封装涉及到很多方面(如贴片技术，导热材料，焊接技术和散热材料等等)，但是硅胶和荧光粉涂覆技术是这些技术中的关键。本文研究了贴片式封装过程中硅胶填充和荧光粉涂覆对1WLED灯的发光效率，平均光强扩散角度和衰减的影响，开发出一种适合大功率1W的LED封装的技术。二、试验选用台

5、湾晶元1W蓝光LED芯片5颗，选用Dowcoming的硅胶和YAG：Ce荧光粉，采用共晶技术将芯片焊接在铝基板上(基板直径为25mm，厚度为lmm)，金线电极，硅胶和硅胶混合的荧光粉涂覆如下图所示。具体情况如下：图l中的l少量硅胶涂覆在芯片上，1500C烘烤半小时后，在烘烤后的硅胶上涂覆硅胶和荧光粉混合物，接着烘烤l小时，测试其各项光学性能。图l中的2足量的硅胶涂覆在芯片上，1500C烘烤半小时后，在烘烤后的硅胶上涂覆硅胶和荧光粉混合物，接着烘烤1小时，测试其各项光学性能。图l中的3少量硅胶涂覆

6、在芯片上，1500C烘烤半小时后，在烘烤后的硅胶上涂覆硅胶和荧光粉混合物，接着烘烤l小时，测试其各项光学性能。图1中的4少量硅胶涂覆在芯片上，1500C烘烤半小时后，在烘烤后的硅胶上涂覆硅胶和荧光粉混合物，接着烘烤l小时，测试其各项光学性能。图1中的5直接在芯片上涂覆硅胶和荧光粉混合物，烘烤1小时，测试其各项光学性能。采用杭州远方的LED300光色电综合测量系统和LED62()光强分布测试仪分别测试样品的光电参数和平均光强扩散角。测试方式分为恒流350mA瞬时点亮测试和点亮5分钟后测试两种。(我

7、们研究发现单瓦LED灯点亮5分钟后其电压不再变化，发光效率也基本不再变化，此法衡量LED的各项光学参数应更准确)。，光衰测试采用点亮1000小时后测试。三、结果与讨论，样品2的发光效率最高，而样品4的发光效率最低，样品5的发光效率略低于样品2。这个结果说明：样品4的取光效率最低，从样品4的涂覆形状可以发现，荧光粉与硅胶的界面为一个抛物面，光线经过此面时，大部分被折射、散射和会聚，故出光效率很低；另外样品4的荧光粉涂覆层较厚，导致其色温相对较低。样品1和3的发光效率低于样品2和5的主要原因是支架壁

8、对光线的阻挡，由于这两个样品荧光粉涂覆层的厚度较薄，故其色温也相对较高。样品5的荧光粉直接涂覆在芯片周围，激发效率应该最高，从图1可以发现涂覆的荧光粉量较多，有部分荧光粉并没有被有效激发，反而充当了散射中心和吸光颗粒，芯片的发光效率受到一定的影响。相对于样品5，样品2的发光效率较高，原因是样品2的荧光粉涂覆形状可以调节到与芯片发光分布基本一致，使得更多的荧光粉被有效激发，故其发光效率最高。图3的平均光强扩散角变化曲线也说明了上述结论，样品2的光强扩散角最大，而样品4最小，样品5平均光强扩散角略小