提高基于粉浆法的功率型白光LEDs发光效率的研究

基于水溶性感光胶的白光LEDs平面涂层技术,在蓝光LED芯片表面上得到了可控的荧光粉层.采用降低粉浆中ADC的浓度和提高荧光粉的含量两种措施,减少Cr3+在433.6和620nm两处吸收对器件出光效率的影响;新配制的粉浆在暗室中静置3～5h,既可以提高器件的出光效率同时又避免了暗反应带来的影响;在蓝光LED表面上得到粉层后,再涂覆硅胶层,由于硅胶的折射率与粉层的更接近,不但使出光色调偏向蓝光区域而且有更多光子出射,光通量由未加硅胶层时的44.8～59 lm提高到了79.4～84.9 lm.     

内外相结构的粉浆法制备白光LED

为了获得白光LED芯片表面上优质性能的荧光粉层,提出一种内外相结构的粉浆法。基于水溶性感光胶的平面涂层技术,采用四氢呋喃将硅胶均匀分散后,通过有机硅消泡剂乳化形成以聚乙烯醇(PVA)为外相,以憎水性粘合剂硅胶为内相的乳液。实验结果表明,这种粉浆具备硅胶的优良特性,提高了荧光粉层的物化性能,显影后在芯片表面得到均匀且厚度可控的平面涂层,改善了白光的均匀性,提高了芯片的出光效率。     

感光性树脂应用于LED平面自适应封装的最新研究

采用感光性树脂+荧光粉进行LED平面自适应涂覆技术,实现了白光LED荧光粉涂层的平面化工艺,使器件出光的亮度、空间色度均匀性较之传统封装工艺器件有了明显的改善,光斑及单管间色度、亮度偏差均小于6%。综合PVA的感光和硅胶的物化、光学性能,在粉浆法工艺中采用乳化技术,实现了PVA+Silicone的多相结构的荧光粉平面涂层,有助于进一步改善荧光粉层的物化性能,而多相涂层有效折射率的提高更有利于提高器件的整体出光效率。     

LED芯片表面制备荧光粉层的新方法

基于水溶性感光胶制得白光LED荧光粉粉层,研究了以有机胶体(PVA)为外相,以憎水性粘合剂(硅胶)为内相的感光胶特性,探讨了荧光粉粉层结构的性能及其对器件光通量的影响,结果显示:表面活性剂的加入,增加了粉浆的稳定性;感光胶内外相结构既保持了硅胶的优良特性,又能通过外相曝光显影使硅胶具有平面保形涂层。得到的白光LED的光通量大幅度提高,比原粉浆法得到的器件的光通量高15.5%～17.5%,白光输出稳定,在连续点亮840h后,光通量基本没有变化。     

白光LED荧光粉涂层用感光胶及其光化学反应

蓝光发光二极管(LED)芯片与黄色荧光粉组合,是一种实现白光LED的有效途径.采用粉浆法和光刻工艺,在蓝光LED芯片表面得到了一层平面黄色荧光粉层,实现了对荧光粉层的厚度和形状的控制,光谱测试显示所得器件达到了白光照明的要求.详细介绍了基于水溶性感光胶的荧光粉胶体的制备方法,并对其光化学反应的机理进行了初步探讨.     

影响白光数码管光学性能的研究

通过分析LED封装材料中固晶胶对白光的影响,给出了不同固晶胶对白光LED光衰的效果图;通过分析荧光粉对白光LED光性能的影响,给出了用同一成分荧光粉加不同波长蓝光芯片形成的CCT/Ra关系图、同一波长蓝光芯片加不同成分荧光粉CCT/Ra关系图和蓝光芯片激发下荧光粉的相对亮度随温度的变化;通过分析配粉胶对白光LED光性能的影响,给出了不同折射率硅胶封装的白光LED光衰情况和膜清洗后不同折射率硅胶封装的白光LED光衰情况影响。从而可以依据光性能的需要,选择相应封装材料,并进行白光LED的封装设计与制造。     

玻璃壳内表面涂覆YAG荧光粉的白光LED球泡灯

优化YAG荧光粉涂层配方和工艺,在传统球泡灯玻璃外壳内侧涂覆YAG荧光粉;蓝光LED芯片采用单坑板上芯片封装(COB),使蓝光芯片之间不存在光的相互吸收;选用塑料外壳,且其内部为铝制散热结构,结合高效非隔离驱动电源,优选LED芯片串联数量,制作出白光LED球泡灯。当LED芯片串联个数为30时,非隔离驱动电源输出电压为102 V,效率大于90%。在市电下,整灯光通量为212 lm,发光效率为91.95 lm/W。该灯外观新颖,能够通过玻璃外壳表面均匀出射白光,扩大球泡灯的发光角度,达到防眩光的目的。     

蓝光LEDs的转换荧光粉发光效率的测量

本文研究了YAG:Ce荧光粉的色点红移的现象.当YAG晶格点阵中的Y被 Gd 激发或添加了Pr作为 Ce 的共同催化剂时就会发生这种现象.测量了在(Y,Gd)AG:Ce和YAG:Ce,Pr荧光粉样品内部的效率,其激发光线的波长为 470 nm.其结果表明这两种荧光粉的发光效率分别随着Gd和Pr聚集而降低.SrGa2S4:Eu.是另外一种常用的转换蓝光 LED 的颜色的荧光粉.室温下,这种荧光粉效率很高,理论上其发光效率比 YAG:Ce 的发光效率高出 33%.对这种荧光粉效率的测量结果表明其制作过程是影响性能的主要因素.将这种荧光粉印刷在放在-个或多个蓝光 LED 前面的屏幕的表面,测得其发光效率高达 364 lm/W.     

白光LED荧光粉研究及应用新进展

基于白光发光二极管技术的迅速发展以及荧光粉对白光LED器件的发光效率、显色性和使用寿命等性能的决定性影响,系统阐述了蓝光LED芯片激发用铝酸盐、硅酸盐、氮化物和氮氧化物系列黄色、红色和绿色荧光粉的研究进展和应用现状。探讨了上述荧光粉的研究重点、发展趋势和应用前景,指出需要进一步提高铝酸盐黄粉的发光效率,开发新型高光效氮化物和氮氧化物红粉和绿粉及其低成本制备技术,以满足高光效、高显色、低光衰型白光LED器件制作需要。     

低色温高显色性大功率白光LED的制备及其发光特性研究

用GaN基大功率蓝光LED芯片作为激发光源，分别用荧光粉转换法和红光LED补偿法制备了不同相关色温及显色指数的白光LED。对器件的发光特性研究表明，采用监光LED芯片激发单一黄色荧光粉，虽可以获得光通量和发光效率较高的白光LED，但其色温较高，显色性较差；在黄色荧光粉中添加红色荧光粉，由于光谱中红色成分的增加，可降低器件的色温，并提高器件的显色性，但由于目前红色荧光粉的转换效率较低，致使器件的整体发光效率不高；采用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，同时用红光LED进行补偿，通过调整蓝光和红光LED芯片的工作电流以及荧光粉的用量，可获得低色温和高显色性白光LED，而且整体发光效率较高。     

荧光粉涂覆方式对白光LED光色指标的影响

文章采用TRACEPRO软件建立了三种白光LED的光学模型:(1)芯片直接涂覆荧光粉;(2)芯片涂覆硅胶后涂覆荧光粉层;(3)芯片涂覆荧光粉后涂覆硅胶层.通过改变荧光粉的摩尔浓度或硅胶厚度来考察白光LED的光色指标,如光通量、色温及显色指数的变化.研究结果表明:第一种和第二种涂覆方式中,光色指标随着荧光粉摩尔浓度或硅胶厚度的改变呈规律性变化;第三种涂覆方式中,色温及显色指数的变化趋势不稳定,第三种方式光通量高于前两种,最大值可达到87.31m.三种方式的显色指数在70左右.研究结论为白光LED工艺设计提供参考和依据.     

荧光粉配比对大功率白光LED发光特性的影响

利用黄色、红色和黄绿色3种荧光粉混合的方法制备了一系列大功率平面发光LED光源,深入研究了黄色、红色和黄绿色3种荧光粉分别对大功率白光LED光源的发光效率、显色指数以及色温的影响规律。研究结果表明,随着黄色荧光粉含量的增加,其发光效率明显提高,最高可达140 lm/W,而显色指数和色温略有下降。随着红色荧光粉含量的增加,其显色指数明显提高,最高可达85,而发光效率和色温明显降低。随着黄绿色荧光粉含量的增加,其发光效率、显色指数以及色温均不同程度地略有下降,但是其对大功率白光LED的色容差起到很好的调节作用。     

Methods of Increasing Luminous Efficiency of Phosphor-Converted LED Realized by Conformal Phosphor Coating

White light output was realized through combining a cerium-doped yttrium aluminum garnet (YAG:${hbox{Ce}}^{3+}$ ) phosphor with a gallium nitride (GaN)-based blue light-emitting diode (LED). In order to coat a phosphor layer of high quality on a GaN chip, the slurry coating technique was applied and investigated because of the coating efficiency and uniformity. The phosphor layer of conformal structure was realized on the LED chip with the self-exposure method. The influences of ammonium dichromate (ADC) as photosensitizer of photoresist in the slurry are discussed. Two methods are brought forward to reduce the absorption of Cr ions introduced by ADC. And experimental results indicate that these two methods are feasible to increase the luminous efficiency of white LEDs.      

荧光粉浓度和电流强度对白光LED特性的影响

讨论了荧光粉浓度及驱动电流强度对白光LED特性的影响。采用软件模拟实验和实际封装测试相结合的研究方法进行分析研究。对荧光粉浓度变化对白光LED光通量和相关色温(CCT)的影响进行了三维光线追迹模拟,并且进行了实际的封装验证。另外对白光LED的节温和显色性也做了深入细致的研究。研究结果表明:CCT随着荧光粉浓度的增大而减小,光通量则先上升后下降。同时由荧光粉浓度和驱动电流强度变化所引起的节温升高会降低荧光粉的转换效率。对显色性而言,采用高浓度荧光粉封装的白光LED有相对低的显色指数;并且显色指数随着驱动电流强度的增加而升高,最终趋于稳定。     

白光LED荧光粉远场涂覆光学性质

研究了白光LED远场隔离封装中隔离距离对发光效率及相关色温(CCT)的影响。实验结果表明,低电流输入条件下,白光LED的发光效率随芯片表面到荧光粉层距离变化是非线性的,当芯片表面到荧光粉层距离为0.88mm时具有最佳发光效率74lm/W,白光LED相关色温随着距离的增加呈线性下降。这为白光LED的一次光学设计提供了实验依据。     

硅酸盐型LED荧光粉的表面处理及其性能

采用硅溶胶对Sr2–xBaxSiO4∶Eu2+LED荧光粉进行表面处理,以改善其稳定性、在树脂中的分散性及封装应用的老化效果。考察了硅溶胶用量、处理温度和时间对荧光粉性能影响,分析了表面处理对荧光粉的晶体形貌和发光性能的影响,并对其应用老化性能进行了研究。结果表明,表面处理使硅酸盐荧光粉的初始发光强度提高约2%,可靠性也有所提高,可使封装后的LED的光衰减少6%。     

Luminous efficacy of white LED in the mesopic vision state

The traditional eye sensitivity function based on photopic vision is not applicable in the mesopic vision state. The mesopic vision is studied by using the photopic and scotopic vision state sensitivity functions. And the model which links the mesopic sensitivity with the photopic and scotopic states is built. Based on the model, the luminous efficacy of mesopic vision is calculated and applied to the spectrum distribution of LED light sources. The results show that the luminous efficacy of a commercial YAG phosphor converted white LED is up to 172.7 lm/W at mesopic vision, which is 67.2 % higher than that of photopic vision state. We also conclude that the optimal spectral power distribution of the LED will greatly increase the mesopic luminous efficacy.     

COB封装全光谱LED光源及其光电特性

为了提高光源的显色指数,设计、制作一种COB封装的全光谱LED光源,通过在设计中增加峰值波长415nm的紫光LED芯片和发光峰值波长497nm、655nm的荧光粉,弥补了普通LED光源在紫光、蓝绿光和红光等光谱区间的能量分布不足。实验结果表明,发光效率达到103.34lm/W,全光谱LED光源显色指数高达99.38,接近日光100的显色指数,能够满足高质量照明领域对光源显色性的要求。     

图形化蓝宝石衬底形貌对GaN基LED出光性能的影响

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用.通过干法刻蚀和湿法腐蚀制备了不同规格和形状的蓝宝石衬底图形,并进行外延生长、芯片制备和封装验证,采用扫描电子显微镜(SEM)和3D轮廓仪进行形貌表征,研究了不同规格和形状的衬底图形对LED芯片出光性能影响,并与外购锥形衬底(PSSZ2)进行对比.结果表明,在20 mA工作电流下,PSSZ2的LED光通量为8.33 lm.采用类三角锥和盾形衬底的LED光通量分别为7.83 lm和7.67 lm,分别比PSSZ2衬底低6.00％和7.92％.对锥形形貌进行优化,采用高1.69 μm、直径2.62 μm、间距0.42 μm的锥形衬底(PSSZ3)的LED光通量为8.67 lm,比PSSZ2衬底高4.08％,优化的PSSZ3能有效地提高LED出光性能.