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LED行業探索熒光粉的顆粒形貌與粒度分布對其性能的影響
2015年06月23日 發布 分類:行業要聞 點擊量:6389
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在LED封裝中,白光LED器件的性能在很大程度上取決于熒光粉的性能,熒光粉的亮度主要由其化學組成、晶體結構和顆粒形貌所決定。熒光粉的顆粒形貌、粒度分布不僅對LED封裝的性能起到關鍵性的作用,更重要的是其還能助力封裝成本的進一步降低。


業內認為,熒光粉顆粒形貌良好與否,直接影響到LED器件的初始光通量和光衰。熒光粉顆粒形貌越好,其封裝后LED器件光衰就越小,對于同一類型的熒光粉,結晶良好、顆粒形貌規則的熒光粉亮度通常比較高,這個規律適用于各類型的熒光粉。



新力光源副總裁趙昆指出,為了使熒光粉達到結晶好、亮度高等目的,目前熒光粉廠家大多采用高溫固相法合成熒光粉,不過該方式的弊端主要表現在合成過程中容易出現燒結現象,導致熒光粉在制程中需要通過研磨將顆粒分散,而研磨往往會造成熒光粉晶體的損傷并引起亮度的下降。


  為了避免這類情況發生,有的廠家使用加入助溶劑的方式,在減小熒光粉顆粒粒徑的同時,并改善熒光粉顆粒的均勻性,使熒光粉顆粒趨于球形生長。通過此種方法所得到的熒光粉顆粒形貌為相對規整的類球形,不僅表面光滑,顆粒分散性也較好。


  有研稀土LED發光事業部主任劉榮輝介紹,有研稀土經過技術創新,成功推出了趨球狀氮化物紅色熒光粉,其整體形貌趨于球形,菱角圓潤,相比常規形貌的熒光粉,趨球化熒光粉具有光效高、穩定性好,在封裝膠特別是低流動性封裝硅膠中具有易分散等優良特性。


  “趨球化熒光粉表面結晶性好、缺陷少,因而具有很好的溫度特性,更加適合高功率封裝和應用于更寬的溫度范圍,在COB和燈絲燈領域內應用效果更佳。”劉榮輝如是說。


在LED封裝中,僅僅關注熒光粉的顆粒形貌還不夠,熒光粉的粒度分布也是影響LED封裝的重要因素之一,通常用“離散度”來描述粒度分布的相對寬度或不均勻程度,一般可以表示為粒度分布寬度和中心粒徑的比值。因此,熒光粉的離散度在LED封裝中也受到嚴格關注。

 

落BIN較集中熒光粉圖示


趙昆表示,“一般來講,離散度越大,表示熒光粉中顆粒分布越不均勻。反之,離散度越小,表示熒光粉中顆粒分布越均勻”。


新力光源通過實驗得出,不同離散度的熒光粉封裝出來的LED器件落BIN表現有顯著差異。用離散度較小的熒光粉封裝的LED產品落BIN更為收斂,表明采用該款熒光粉封裝的LED產品成本將更低。


劉榮輝指出,“目前市面上的商用紅粉離散度約為1.2~1.6,有研稀土開發的氮化物HR-01離散度(D90-D10/D50)小于0.9,實現了顆粒的均勻性分布,可顯著提升LED封裝產品的落Bin集中率和封裝良率。”


科恒股份LED事業部項目經理馮榮標表示,離散度較小的熒光粉封裝的LED器件光通量略高,且在光通量、色坐標和顯色指數方面波動性更小,表明熒光粉的粒度分布越集中,封裝出來的LED器件光學參數一致性越好。


他進一步表示,熒光粉粒徑不同,制作同樣顏色的燈珠所需的熒光粉粉量也不同。粒徑越細,所用的熒光粉越少。“熒光粉粒徑越小,在熒光膠中的沉降程度越低,使光源點粉烘烤后顏色改變幅度小,從而有利于顏色一致性控制;其次,熒光粉粒度分布系數值越小,顆粒分布越窄,使熒光粉的沉降一致性好,顏色變化程度接近”。

 

落BIN分散熒光粉圖示

 

“熒光粉粒徑越大,封裝出來的LED產品均勻性很差,光色也不好,封裝公司一般采用粒徑為8微米以下熒光粉,能夠得出色澤均勻性和光色都較好的產品。”馮榮標指出,針對SMD更多追求高光效的封裝模式,選用10-18微米的熒光粉是沒問題的,科恒股份目前用自己的熒光粉結合芯片做出來的產品光效可達185lm/w。


  通常來講,熒光粉粒徑情況對封裝廠光源顏色良率有很大影響,生產的光源顏色越分散,會導致不良率提升以及出貨難度加大。業內看來,熒光粉粒度分布對于LED封裝白光集中度起著決定性作用,更重要的是,其對于封裝廠良率提升和成本的降低有良好的促進作用。


不過馮榮標表示,由于LED封裝廠家的封裝工藝存在差異,所采用的封裝樹脂粘度系數也不盡相同,因此對熒光粉的粒徑大小有不同的需求。未來,只有通過熒光粉廠家和LED封裝廠家的密切合作,熒光粉廠家再針對不同的封裝廠家提供最適合的熒光粉配合方案,從而協助封裝廠降低封裝成本,提高產品的性能和良率。


來源:高工LED


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