LED入门学习(2)

2019-08-17 13:11

从目前实验的结果来看,晶片对光衰的影响分为两大类:第一是晶片的材质不同导致衰减不同,目前常用的蓝光晶片衬底材质为碳化硅和蓝宝石,碳化硅一般结构设计为单电极,其导热效果比较好,蓝宝石一般设计为双电极,热量较难导出,导热效果较差;第二是晶片的尺寸大小,在晶片材质相同时,尺寸大小不同衰减差距也不同。 五、固晶底胶对白光LED光衰的影;

在白光LED封装行业中通常用到的固晶胶有环氧树脂绝缘胶、硅树脂绝缘胶、银胶。三者各有利弊,在选用时要综合考虑。环氧树脂绝缘胶导热性差,但亮度高;硅树脂绝缘胶导热效果比环氧树脂稍好,亮度高,但由于硅成分占一定比例,固晶片时旁边残留的硅树脂与荧光胶里的环氧树脂相结合时会产生隔层现象,经过冷热冲击后将产生剥离导致死灯;银胶的导热性比前两者都好,可以延长LED芯片的寿命,但银胶对光的吸收比较大,导致亮度低。对于双电极蓝光晶片在用银胶固晶时,对胶量的控制也很严格,否则容易产生短路,直接影响到产品的良品率。

六、荧光粉对白光LED光衰的影响

⑴. 实现白光LED的途径有多种,目前使用最为普遍最成熟的一种是通过在蓝光晶片上涂抹一层黄色荧光粉,使蓝光和黄光混合成白光,所以荧光粉的材质对白光LED的衰减影响很大。市场最主流的荧光粉是YAG钇铝石榴石荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉,与蓝光LED芯片相比荧光粉有加速老化白光LED的作用,而且不同厂商的荧光粉对光衰的影响程度也不相同,这与荧光粉的原材料成分关系密切。选用最好材质的白光荧光粉,做出的白光LED在衰减控制方面有了很大的提高。 荧光胶水对白光LED光衰的影响

⑵. 传统封装的白光LED,荧光胶一般采用环氧树脂或硅胶,经过光衰实验的结果得出,用硅胶配粉的白光LED寿命明显比环氧树脂的长。原因之一是用以上两种方法封装成成品LED,硅胶比环氧树脂抗UV能力强且硅胶散热效果比环氧树脂好;但在相同条件下,用硅胶配粉

的初始亮度要比环氧树脂配粉的要低,最主要是由于硅胶的折射率(1.3-1.4)比环氧树脂(1.5以上)低,所以初始光效不及环氧树脂高。 七、支架对白光LED光衰的影响

LED支架主要有铜支架和铁支架。铜支架导热、导电性能好,价格高。而铁支架的导热、导电性能相对较差,更容易生锈,但价格便宜。市场上的LED大部分使用铁支架。不同材料的支架对LED的性能影响也不同,特别是对光衰的影响尤为突出。这主要是由于铜的导热性能比铁的好很多,铜的导热系数398W(m.k),而铁的导热系数只有50W(m.k)左右,仅为前者的1/8,还有支架的电镀层厚度也密切相关。在选用支架时,还要注意支架的碗杯大小是否与发光芯片以及模粒匹配,其匹配质量的优劣,直接影响白光LED的光学效果,否则容易造成光斑形状不对称、有黄圈,以及黑斑等,直接影响到产品的质量。

随着白光LED在照明上的应用,客户需求也不断提高,要做出高性能的白光LED产品,物料的挑选和搭配是否最佳直接影响着白光LED衰减和品质,因此,好的物料加上最佳的搭配,制造工艺的配合是做好白光的技术关键所在。 八、配粉之前先在CIE图上看看:

(1)寻找需要的荧光粉波长;当我们需要某个色温段或者某个X、Y坐标点的时候,这时需要知道自己所用蓝光芯片的波长。当知道我们使用的芯片波长(图中芯片波长460nm)并且知道要做的坐标点(x0.44 y0.41),这时候在CIE图上将芯片波长点与所要达到的坐标点x、y两点连一条直线并延长到上端的CIE波长点,这个时候这个波长延长点就是我们需要的荧光粉的发光波长了(目标荧光粉波长~585nm)。因此要达到这个色坐标就需要用到这个波长的荧光粉了。

2)当我们找到目标荧光粉的波长之后呢,就要寻找相应的荧光粉来做,但是只使用一种荧光粉的话显色较低,因此我们需要用两种以上荧光粉来调配如红粉+绿粉(红粉+绿粉根据光的叠加混色原理可得到需要的目标荧光粉波长),如何选择两种荧光粉?如何调配两种荧光粉的比例呢?这就涉及到需要做的色坐标的目标荧光粉波长和需要做的显色指数要求是多少了,红绿粉适当的比例可得到需要的荧光粉的波长,如果对Ra要求较高时可选用波长较长的红色荧光粉如650nm的红粉(光谱越宽显色指数越高)配合波长520nm左右的绿粉,做90以上显指就很容易了。(找需要的目标荧光粉波长时,根据小标题(1)的方法把已经做出来产品进行测试得到一个坐标点并与蓝光芯片波长做一条直线延伸到CIE上方的波长点;如果这个点的波长比目标荧光粉的波长长的话那么需要减小红色荧光粉的比例,如果比目标波长短的话要增加红色荧光粉的比例)

3)当找到合适的红绿粉并且也找到了目标荧光粉的比例后(红粉与绿粉的比例不要变),如果产品的坐标点仍然偏离需要的坐标点的时候,你可以在CIE上观察到此时产品的色坐标与你要的色坐标点、蓝光芯片的波长点、目标荧光粉的波长点基本在一条直线上,这时只需要调节硅胶与荧光粉的比例(红粉+绿粉),当色坐标低于目标坐标时增加荧光粉浓度,当色坐标高于目标坐标时减少荧光粉浓度。

小结:1)调配荧光粉时其实就是在混合需要的黄粉的波长。

2)不要只想增加或减少单一的x或y值,x跟y的增长或减少是与你的荧光粉的波长也就是色坐标与蓝光芯片波长的斜率来决定的。

3)当荧光粉的波长确定后色坐标的增长和减小是与荧光粉浓度有关 4)红粉与绿粉的比例只是来确定需要的目标荧光粉波长也就是色坐标的斜率 5)斜率找对了,之后调节浓度就可以得到你要的坐标区域了 建议:

1.在显色指数要求不高的情况下Ra<85,建议用偏绿黄粉+红粉来做,优点是;光效较高易控制。

2.在显色指数要求较高Ra>90的情况下建议使用红粉加绿粉的方式来做,缺点是;光效较低 3.如显色指数要求较高Ra>90且又想光效高一点的话建议使用 黄粉+绿粉+红粉的方式来做;缺点是;一致性低、不易控制

4.关于单粉做到显色Ra>70以上高亮度正白黄粉+红粉大晶粒粉的方式来做;缺点是;沉淀快、不易控制

1.首先要知道相同色温的产品颜色并不是都一样的,有些客户要求如3000K左右的色温,有的人做出来是粉红色的有些人做出来是金黄色的但都是3000K左右的,因此做想要的某个颜色的产品并不能单纯的以色温来衡量和区分,还要引入色区的概念。

2.分色区的目的就是要将产品的颜色分开,以相同BIN区的产品人眼分辨不出为准,这时某个色温段的产品就需要用色区来分割了。

3.一般情况下如果要某个色温段的产品的话,参考的坐标点以该色温线与黑体辐射线的交点作为参考坐标点(越接近黑体辐射线颜色越接近自然光的颜色) 九、LED白光发光原理

1:用蓝色LED激励黄色荧光粉。即将黄色荧光粉敷涂在蓝色LED表面,蓝色LED本身光通量并不高,但在激励黄色荧光粉后产生的白光光通量是原蓝光光通量的8倍。这种工艺是目前制造白光LED的主要方法。

2:将红、绿、蓝三种LED集成在一起,通过调整其发光比例产生白光(即三基色远离),一般比例为红:绿:蓝=3:6:1。这种方式造价高,不适合于商品化发展。

3:LED分类;LED按照功率区分,可以分为大功率和小功率。0.5W以下一般称为小功率,0.5W以上称为大功率。

4:LED内部结构;大功率LED除两个电极外,都还自带有专门的散热结构和外部连接,用于提高散热效果。而小功率LED由于体积及成本原因,几乎都没有专门的散热结构,仅靠两个电极和外部连接,散热能力差。因此大功率灯具都应选择大功率LED,而小功率灯具(如LED灯泡、LED灯管)在对灯具散热进行优化设计后采用小功率LED。 5:白光LED基本技术指标;

⑴.常用光源的色温为: 钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;中午阳光为5400K; 蓝天为12000-18000K;高压钠灯为2000-2500K。

⑵. LED光源可以通过改变荧光粉的配比来控制色温输出,一般范围为2000K-10000K。 ⑶.人对不同色温的光源感官反应也不同,一般按色温可将光源分为三种:比如,家庭多使用暖白光,而办公环境多使用正白光或冷白光。色温可以通过光谱分析仪测量。 <3300K 3000-5000K >5000K 6:显色指数和显色性;

光源照射到物体后反应物体本身颜色的能力称为显色性,显色性高低用显色指数来表示。显色指数的符号为Ra,最大为100(自然光),显色指数越高,说明光源的显色性越好。常见光源的显色指数如下:

白炽灯 97 日光色荧光灯 白色荧光灯 75-85 80-94 暖白色荧光灯 80-90 卤钨灯 95-99 高压汞灯 22-51 高压钠灯 20-30 金属卤化物灯 60-65 LED灯 65-90 显色指数可以通过光谱分析仪测量。

温暖(带红的白色) 中间(白色) 清凉型(带蓝的白色) 暖白光 正白光 冷白光


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