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大功率白光LED荧光粉涂覆方法研究

作　者: 张琨健
导　师: 李明雨
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料学
关键词: 白光LED 荧光粉片 YAG 光效 显色指数
分类号: TN104.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文通过制备不同参数的荧光粉片,设计反光杯结构,采用荧光粉片远离蓝光芯片的封装结构封装并制备出白光LED,并对其的光效、显色指数等参数进行了表征。利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、电子衍射分析仪（XRD）、拉曼光谱仪、浙大三色LED-201测试仪等多种分析测试手段,研究了荧光粉颗粒的成分、荧光粉颗粒在硅胶树脂基体中的分散性问题,并探讨了荧光粉颗粒的沉淀、分布均匀问题以及不同厚度、成分、粉胶比的荧光粉片对LED光学性能的影响。最后得出具有较高的光效及显色性的LED所对应的荧光粉片制备参数。荧光粉片的金相组织观察结果表明,荧光粉片中的YAG荧光粉颗粒(Y3Al5O12)分布比较均匀,未见明显沉淀。在摻入红色荧光粉后的荧光粉片中,红色的氮化物颗粒（Sr2Si5N8）团聚比较明显,这将导致出色光斑不均。经过超声搅拌以及真空除泡处理后制备出的荧光粉片气泡较少,出光均匀性较好。荧光粉片力学分析表明,由于荧光粉颗粒表面棱角分明,其表面张力大,与硅胶基体间的界面结合强度低,导致其强度不高。拉曼光谱分析表明,随着荧光粉片厚度的增加,白光LED的发光强度不断上升。相同厚度的荧光粉片,随着粉胶比的升高,光功率分布图中黄光波段的光强呈线性上升,黄蓝光比上升,色温降低,反之亦然。在摻入红色荧光粉后,拉曼光谱中,红黄光波段光强增加,光功率图变得更宽、更饱满,显色指数增加,光效略有下降。通过发光颜色观察,初步确定了使用一定粉胶比、厚度、黄红粉比的荧光粉片,并利用浙大三色的LED-201对其光效、色坐标、显色指数、色温等光性能进行了测量。综合分析认为粉胶比为1:3:3（黄色荧光粉:8866A硅胶:8866B硅胶）,黄红粉比为60:1（黄色荧光粉质量/红色荧光粉质量）,厚度为315μm时得到的LED光性能较好,显色指数为79.7 ,光效为36.52lm/W。而没有参入红粉的LED中最优配粉比为1:3:3,厚度为315μm其色坐标为（0.3248,0.2830）,光效为69.65lm/W,但其显色指数只有74.2。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-23
  1.1 引言  9-11
  1.2 白光LED的研究现状  11-23
    1.2.1 常见LED的封装结构类型  11-12
    1.2.2 白光LED的发光原理及其制备方法  12-17
    1.2.3 提高白光LED光效的途径  17-20
    1.2.4 提高白光LED显色指数的途径  20-23
第2章 材料与试验方法  23-25
  2.1 材料制备  23-24
  2.2 微观组织观察  24
  2.3 荧光粉相成分分析  24
  2.4 拉曼光谱分析  24
  2.5 LED光效及显色指数分析  24-25
第3章 树脂基荧光粉片的制备与微观组织观察  25-32
  3.1 引言  25
  3.2 荧光粉颗粒成分分析  25-26
  3.3 树脂基荧光粉片的制备  26
  3.4 荧光粉片的光学金相观察  26-29
    3.4.1 荧光粉颗粒的分散性问题  27
    3.4.2 荧光粉片的光学金相组织观察  27-29
  3.5 本章小结  29-32
第4章 荧光粉片的力学性能及拉曼光谱分析  32-40
  4.1 引言  32
  4.2 荧光粉片的力学性能分析  32-35
    4.2.1 荧光粉片的硬度  33-34
    4.2.2 荧光粉片的强度  34-35
  4.3 325nm紫外激发-荧光粉片拉曼光谱  35-37
  4.4 465nm蓝光激发荧光粉片拉曼光谱  37
  4.5 本章小结  37-40
第5章 白光LED的封装及性能测试  40-53
  5.1 引言  40
  5.2 白光LED的封装  40-44
    5.2.1 反光杯的设计  41
    5.2.2 荧光粉片远离蓝光芯片封装LED  41-44
  5.3 发光颜色观察  44-45
  5.4 LED光学性能测试  45-49
    5.4.1 传统点胶工艺与荧光粉片远离封装结构  45-47
    5.4.2 正装与倒装芯片封装结构  47-48
    5.4.3 荧光粉片制备参数对LED性能的影响  48-49
  5.5 摻入红色荧光粉对LED性能的影响  49-51
  5.6 本章小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59

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