1、引言

白光LED（WLED）是新一代固態(tài)綠色光源，具有節(jié)能環(huán)保、小體積、高光效、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點。

目前WLED以PC／MC方式實現(xiàn)白光的路徑有三條：1）藍(lán)光LED芯片＋黃色熒光粉；2）紫光LED芯片＋紅＋綠＋藍(lán)三基色熒光粉；3）藍(lán)光LED芯片＋綠光LED芯片＋紅光LED芯片。實現(xiàn)白光的三種途徑中，目前已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、最經(jīng)濟(jì)實用的途徑是藍(lán)光LED芯片涂覆黃色熒光粉，使用該途徑的WLED的光效高達(dá)250lm／W。隨著照明終端產(chǎn)品的市場競爭越來越激烈以及照明燈具的散熱環(huán)境越來越差，LED光源要具有更好的熱的特性才能滿足市場的需求。LED光源的熱的特性通常采用光輸出冷熱比表征。WLED的光輸出冷熱比，即LED光源高溫時的光電參數(shù)（光通量）與常溫時光電參數(shù)（光通量）的比值，采用此指標(biāo)可以驗證LED光源熱穩(wěn)定性能的優(yōu)劣。

在WLED光源中，熒光粉對白光的實現(xiàn)起到至關(guān)重要的作用。熒光粉一般為無機(jī)發(fā)光材料，具有有序排列的晶體結(jié)構(gòu)，其物化性能的穩(wěn)定性與以下因素有關(guān)：材質(zhì)體系、離散系數(shù)、粉膠相容度、粉體形貌。WLED光輸出冷熱比的影響因素與WLED器件材料有關(guān)，熒光材料是前述器件中的關(guān)鍵材料。熒光粉的物理特性（材質(zhì)體系、離散系數(shù)、粉膠相容度、粉體形貌）對WLED光輸出冷熱比影響的研究未有相關(guān)報道，同時解決LED光源熱的特性的問題也顯得至關(guān)重要，因此探討熒光粉物理特性與WLED光輸出冷熱比的關(guān)系具有實用意義，同時對后續(xù)產(chǎn)品設(shè)計具有一定的指導(dǎo)作用。

2、實驗部分

本文采用SMD 2835的封裝形式，藍(lán)光芯片，發(fā)射波段在450－455nm，每個LED光源有3顆串聯(lián)的LED芯片，熒光粉方案由YAG黃色熒光材料、氮化物紅色熒光材料和Ga－YAG／LuAG黃綠色熒光材料構(gòu)成。每組實驗只改變黃綠粉的類型而固定膠水用量和另外兩種熒光粉含量，并且每個LED光源具有相同的點膠量。黃色、紅色和黃綠色3種熒光粉和膠水的配比為黃色∶紅色∶黃綠色∶膠水＝0．50∶0．15∶1．5∶1，選取5個相同熒光粉配比的樣品進(jìn)行測試，測試條件為脈沖電流100 mA，測試溫度點為25℃，50℃，75℃，85℃，95℃，105℃，取光通量的平均值。粉體參數(shù)測試設(shè)備：粒徑采用激光粒度分析儀測試，熱淬滅性能、激發(fā)發(fā)射光譜采用Fluoromax－4測試；顆粒SEM形貌采用掃描電子顯微鏡測試；封裝設(shè)備：ASM固晶機(jī)，ASM焊線機(jī)，真空脫泡機(jī)，武藏點膠機(jī)。封裝成品光電參數(shù)測試設(shè)備：遠(yuǎn)方積分球測試儀。

3、結(jié)果與討論

熒光粉一般為無機(jī)材料，根據(jù)其基質(zhì)分類，常用的體系有鋁酸鹽、氮化物／氮氧化物、硅酸鹽、氟化物等。圖1．1為不同體系熒光粉的熱淬滅性能，可以看出幾種體系的粉體中鋁酸鹽的熱穩(wěn)定性最好，氟化物和硅酸鹽的熱穩(wěn)定性較差，氮化物的熱穩(wěn)定性比鋁酸鹽差但優(yōu)于氟化物和硅酸鹽。

圖1．1 不同體系熒光粉的熱淬滅性能

Fig．1．1 The heat quenching properties of different system fluorescent powder

因此本文以鋁酸鹽體系作為研究對象。鋁酸鹽體系的典型代表為YAG，其化學(xué)式為Y3Al5O12：Ce，晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，晶格常數(shù)為1．2002nm，YAG的晶體結(jié)構(gòu)如圖1．2所示。從晶體結(jié)構(gòu)可以看出，在Y、Al和O組成的空間中存在三種多面體，分別為：十二面體（圖1．2a）、八面體（圖1．2b）、四面體（圖1．2c），其中氧原子的配位數(shù)分別為（Y33＋）八配位、（Al23＋）六配位、（Al33＋）四配位。

圖1．2YAG的晶體結(jié)構(gòu)示意圖

Fig．1．2 The schematic of YAG crystal structure