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。     

COB白光LED的光提取效率研究

针对LED高光效、高显色指数的要求,在分析LED光学性能的基础上,采用板上芯片(COB,Chip on Board)技术研究了表面涂覆硅胶量对COB白光LED的光通量、光效、色温和显色指数的影响,并提出一种高光效、高显色指数、低色温的白光LED封装方案,提高了COB白光LED的出光效率,实现了特定的光学分布,最终实现14 W COB封装结构下的白光LED,在电流密度为30 A/cm2时,其色温、显色指数及光效分别为4 900 K、82和125 lm/W.     

光电器件

照明级中性白光和暖白光LED暖白光(3000K)XLamp XP-G在350mA的驱动电流下,可提供高达114lm的光通量和109lm/w的高光效。     

白光 LED 封装材料的光学特性对光通量的影响

封装材料的光学特性是影响白光 LED 光通量的主要因素之一,基于蒙特卡洛非序列光线追迹的方法,应用专业光学仿真软件 Lighttools 系统地研究了硅胶折射率、荧光粉颗粒粒径、反光杯表面反光类型及反光率几种光学特性条件下的白光 LED 光通量。研究结果表明：硅胶折射率存在最优值（n=1.48）使得白光 LED 光通量最大;在相同色温的前提下荧光粉颗粒粒径与光通量成反比关系;漫反射表面对于光通量的提高优于镜面反射,同时光通量均随着反光率的升高而升高,这些规律对于实际生产研究具有指导意义。     

荧光粉发光层对白光LED平面光源发光特性的影响

以COB形式封装的白光LED平面光源为研究对象,系统研究了平面封装结构中荧光层对白光LED平面光源发光特性的影响.采用丝网印刷法制备了不同浓度与印刷层数的荧光层,并采用平面封装的LED蓝光光源作为激发光源,以类比法研究分析了不同发光层膜厚对白光平面光源平均照度、色坐标和光通量等参数的影响,系统地阐述了发光层对平面光源发光性能的决定因素及工艺优化条件.结果表明,当荧光粉浆料浓度为46％～53.6％,厚度为20～38 μm时,结合平面蓝光LED激发可以获得照度大、颜色纯正的白光LED光源,且白光LED平面光源具有较高的光通量值,表现出优良的光学特性.     

名企名品推介

苏州博飞光学有限公司深圳广社公司隆重推出　　“高光通量”蓝光、白光发光二极管 (LED)深圳广社公司采用CreeXB2 90系列芯片 (芯片尺寸为 30 0 μm× 30 0 μm)研发出“高光通量”LED ,现已实现批量生产。“高光通量”LED封装成直径 5mm的蓝光LED ,其正向电流If=2 0mA时 ,光通量Φ >1.1lm ;If=30mA时 ,光通量Φ >1.4lm。“高光通量”LED封装成直径 5mm的白光LED时 ,正向电流If=2 0mA ,光通量 Φ >2lm ;If=30mA时 ,光通量 Φ >3lm。这种“高光通量”LED具有抗静电 10 0 0V、优良的散热性、抗衰减、高可靠性及长寿命等特点 ,…     

键合材料对1W白光LED性能的影响

对采用银浆和250℃、130℃度高、低温锡膏作为芯片键合材料的1W白光LED结温、热阻和光衰进行了对比研究。研究结果表明,与采用银浆作为芯片键合材料的LED相比,采用锡膏作为芯片键合材料的1W白光LED的结温下降了10℃以上,热阻也相应下降了约10K/W;两种键合材料的1W白光LED初始光通量基本没有差别,在光衰试验中,初期均存在光通量提高现象。在环境温度58℃时,工作1400h之后,光通量才开始小于初始光通量;在工作2880h之后,两种键合材料的1W白光LED光衰相差6%。     

提高小功率白光LED热特性的新方法

在传统直插式LED封装方法的基础上,提出了一种在环氧树脂中添加氮化硼(BN)填料的改进LED封装工艺。测量了BN填料质量分数与导热系数的关系,利用有限元分析软件ANSYS分析和实验测试了采用改进封装工艺φ5 mm白光LED的芯片结温、热阻等参数,并与传统封装方法的白光LED进行比较。结果表明:采用改进封装结构φ5 mm白光LED结温比传统封装方法下降4.5℃,热阻下降了17.8%,同时提高了初始光通量,降低了光衰。     

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。     

高光效LED灯丝球泡灯的光学性能研究

基于板上芯片(COB)封装技术,提出了一种360°出光的新型发光二极管(LED)灯丝球泡灯,其封装基板采用透明基板.研究了不同封装材料及芯片对其LED光通量、光效和色温的影响.首先介绍了LED灯丝球泡灯的结构、优点,然后分析了影响LED光学性能的因素,最后进行相关性能测试.测得采用玻璃/蓝宝石基板封装的LED灯丝的光通量分别为467.29和471.69 lm;光效分别为110.06和111.79lm/W;显色指数分别为84.1和81.9.测试结果表明,采用透明基板封装的LED灯丝球泡灯不仅能有效调节色温,而且能显著提高LED的光通量、光效和显色指数.     

A General Photo-Electro-Thermal Theory for Light Emitting Diode (LED) Systems

The photometric, electrical, and thermal features of LED systems are highly dependent on one another. By considering all these factors together, it is possible to optimize the design of LED systems. This paper presents a general theory that links the photometric, electrical, and thermal behaviors of an LED system together. The theory shows that the thermal design is an indispensable part of the electrical circuit design and will strongly influence the peak luminous output of LED systems. It can be used to explain why the optimal operating power, at which maximum luminous flux is generated, may not occur at the rated power of the LEDs. This theory can be used to determine the optimal operating point for an LED system so that the maximum luminous flux can be achieved for a given thermal design. The general theory has been verified favorably by experiments using high-brightness LEDs.      

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.     

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自光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Cr^3＋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44．8～59lm提高到了79．4～84．9lm．     

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.     

瓦级大功率白光LED光色电特性研究

文章基于瓦级大功率白光LED在照明领域应用的广泛性和重要性,展开了瓦级大功率白光LED光色电特性的研究。采用大功率LED封装设备与紫外-可见光-近紫外光谱分析系统,制备并测量了瓦级大功率白色发光二极管（LED）在不同正向电流IF驱动下的光通量、电功率、发光效率、发射光谱和色品坐标等参数。研究表明,光通量与电功率随耳的增大呈亚线性增长的趋势,而荧光粉转换效率下降是影响其辐射功率的主要原因之一。当电流增大时,白光LED光谱的蓝光峰值出现先蓝移后红移的现象,而黄光部分光谱形状无明显变化。此外,色坐标x、y值均随着IF的增大而降低,主波长减小,色温值升高。     

自由曲面底板的LED 光学设计

提出了一种基于自由曲面底板的LED 配光新方法,采用TracePro 软件设计自由曲面并进行仿真分析。结果表明:将LED 芯片直接贴装在带有自由曲面的底板上,可以获得较大的出光角度,半光强角达到60,比传统反光杯的配光方式获得的半光强角增大25。此外,通过这种新方法可获得高光效和高均匀照度的照明模式,在实现相同的目标平面平均照度时,总光通量比传统配光方式减少25%,照度的衰减减少了60%。通过调节自由曲面底板的形状进行配光,可根据需要获得不同的照明效果,实现高品质的LED 照明。     

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。     

交流LED与高压LED的特性实验研究

高压LED和交流LED都是通过串联数十颗LED来增大整体导通电压,结构上高压LED是交流LED的一种特殊形式。介绍了高压LED和交流LED的驱动电路模型,其共同点是皆有一个限流电阻与光源串联。通过调整限流电阻的阻值和改变光源所含LED个数与连接形式,分别对高压LED和交流LED的输出特性进行了测量。在两种光源所含LED数量和工作电流均相同的情况下,高压LED的发光效率和光通量要高于交流LED;并联式高压LED的发光效率低于串联式高压LED的发光效率,光通量则相反;验证了交流LED的发光效率与限流电阻无关。     

Research on lumen depreciation related to LED packages by in-situ measurement method

In this paper, lumen depreciation of LED in reliability experiment was monitored by in-situ measurement method. The partial LED flux on the receiving surface of fiber cable was captured, and it was proportional to the total luminous flux of LED light source when we provided an exact distance. The high temperature operating life test was used to find the weakness elements of LED packages with a limiting maximum temperature stress of 125 °C. Four kinds of packaged samples were constituted with difference components, and the lumen depreciations were presented. Combined with the lumen depreciation data and sampling inspection, the results could be summed up as follows: (i) the luminous flux of LED chip had a steady and slow depreciation, however, that of the samples coated with the phosphor–silicone composites had an initial sharp decline and then reach the stable state. (ii) The samples of only chip encapsulated by silicone and those of commercial white LEDs were carbonized on the center surface between chip and materials of encapsulant. As a conclusion, the silicone as an LED encapsulant could induce flaws, the material properties in larger coefficient of thermal expansion (CTE) and stronger adhesion should be considered in the package design stage, and the degradation of phosphor–silicone composites led to a fast light energy loss during the initial high temperature aging test, and then reached up to steady.