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| 簡析功率型白光LED封裝技術發展趨勢 |
更新時間：2011-3-29 10:05:14
（ 編輯：影子 ）
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| 前言:
1996年，Nichia公司的Nakamura等首次使用藍光LED結合黃色熒光粉轉化合成了白光LED.他所采用的黃色熒光粉為Y3Al5O12:Ce3+（簡稱YAG:Ce3+），這種熒光粉在470nm波段附近有較強的寬帶吸收，然后激發出540nm附近的黃光，LED本身發射的藍光與熒光粉激發的黃光結合形成白光。后來，YAG:Ce3+因其轉化效率高、熱穩定性好以及激發波段寬等優勢，成為白光的主流技術。 |
【中國投影網資訊】1996年，Nichia公司的Nakamura等首次使用藍光LED結合黃色熒光粉轉化合成了白光LED.他所采用的黃色熒光粉為Y3Al5O12:Ce3+（簡稱YAG:Ce3+），這種熒光粉在470nm波段附近有較強的寬帶吸收，然后激發出540nm附近的黃光，LED本身發射的藍光與熒光粉激發的黃光結合形成白光。后來，YAG:Ce3+因其轉化效率高、熱穩定性好以及激發波段寬等優勢，成為白光的主流技術。
趨勢一：新型熒光粉的開發
YAG:Ce3+是最早被廣泛應用于白光LED技術中的一種熒光粉，但是由于其發射光譜中紅色成分較少，難以獲得較高顯色指數和低色溫的白光LED;另一方面，半導體照明的持續發展推動人們開發出更高轉化效率的熒光粉。早期，通過在YAG:Ce3+中加入（Ca,Sr）S:Eu2+、（Ca,Sr）Ga2S4:Eu2+紅綠色熒光粉來實現高顯色指數、低色溫的要求，但是由于這類堿土金屬硫化物物理化學性質不穩定、易潮解、揮發和具有腐蝕性等問題，不能滿足LED照明產業的需求。近來，人們開發了一種熱穩定性和化學穩定性優異的紅色熒光粉，能完全替代堿土金屬硫化物實現高顯色指數、低色溫白光LED,因其具有硅氮（氧）四面體結構，被稱為氮氧化物，具有更高的激發效率。
當前，國外公司在LED用熒光粉方面技術成熟，且持有大部分重要專利。他們通過對熒光粉專利的把持而占領LED市場，YAG:Ce3+熒光粉的專利主要由Nichia占有[U.S.5998925],Osram則占據了Tb3Al5O12: Ce3+的熒光粉專利[U.S. 6812500, 6060861,65276930],TG、LWB和Tridonic持有摻Eu2+（SrBaCa）2SiO4Si:Al,B,P,Ge的專利[U.S.6809347],Intematix持有摻Eu2+（SrBaMg）2SiO4O:F,Cl,N,S的專利[U.S.20060027781, 200627785,200628122].反觀國內，LED用熒光粉方面的研究大多集中在科研院所，主要是對現有熒光粉材料的合成和發光等物性的研究上，而在產業化技術的開發上做的不夠。
趨勢二：白光LED光學模型的建立及發展
熒光粉應用于白光LED,還需根據LED的具體需求而定，諸如熒光粉的顆粒大小等等。對熒光粉的研究主要集中在熒光粉的光學性質對白光LED封裝性能的影響，例如取光效率[1-3]、顏色空間分布[4,5]以及光色質量[6,7]上面。在這些研究中，采用蒙特卡洛光線追跡的方法利用光學軟件模擬LED封裝結構的光學性能，將熒光粉層處理成Mie散射材料，這樣能夠通過光學模擬獲得白光LED的激發和發射特性，但是模擬沒有考慮到熒光粉具體的散射特性，缺少實驗驗證。Narendran[8]、Zhu[9]、Kang[10]和Z.Liu[11]則通過實驗詳細的研究了熒光粉的光學性質。
趨勢三：新型熒光粉涂覆方式
傳統的熒光粉涂覆方式為點粉模式，即熒光粉與膠體的混合物填充到芯片支架杯碗內，然后加熱固化。這種涂覆方式熒光粉量難以控制，并且由于各處激發光不同，使得白光LED容易出現黃斑或者藍斑等光色不均勻現象。PhilipsLumileds公司提出了保形涂覆的熒光粉涂覆方式，它們在倒裝LED芯片表面覆蓋一層厚度一致的熒光粉膜層，提高了白光LED的光色穩定性。也有公司采用在芯片表面沉積一層熒光粉的方法來實現激發。這些涂覆方式都是將芯片與熒光粉接觸。H.Luo等研究者的光學模擬結果表明，這種熒光粉與芯片接觸的近場激發方法，增加了激發光的背散射損耗，降低了器件的取光效率[1].澳大利亞的Sommer采用數值模擬的方法模擬PhilipsLumileds的熒光粉保形涂覆結構，結果顯示這種涂覆方法并不能提供更好的角度均勻性[4].隨著對白光LED光學模擬的深入，熒光粉遠場激發的方案顯示了更多的優越性。
趨勢四：大電流注入及散熱結構
為了滿足通用照明高光通量的需求，人們提高了單顆芯片的驅動功率，以往1W的大功率芯片被注入到3W、5W,甚至更高。這使得白光LED的熱問題越來越嚴重，人們采用各種散熱技術，如熱管、微熱管[12]、水冷、風冷等方法對LED實施散熱。
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文章來源：中國投影網
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