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LED行业探索荧光粉的颗粒形貌与粒度分布对其性能的影响
2015年06月23日 发布 分类:行业要闻 点击量:6434
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在LED封装中,白光LED器件的性能在很大程度上取决于荧光粉的性能,荧光粉的亮度主要由其化学组成、晶体结构和颗粒形貌所决定。荧光粉的颗粒形貌、粒度分布不仅对LED封装的性能起到关键性的作用,更重要的是其还能助力封装成本的进一步降低。


业内认为,荧光粉颗粒形貌良好与否,直接影响到LED器件的初始光通量和光衰。荧光粉颗粒形貌越好,其封装后LED器件光衰就越小,对于同一类型的荧光粉,结晶良好、颗粒形貌规则的荧光粉亮度通常比较高,这个规律适用于各类型的荧光粉。



新力光源副总裁赵昆指出,为了使荧光粉达到结晶好、亮度高等目的,目前荧光粉厂家大多采用高温固相法合成荧光粉,不过该方式的弊端主要表现在合成过程中容易出现烧结现象,导致荧光粉在制程中需要通过研磨将颗粒分散,而研磨往往会造成荧光粉晶体的损伤并引起亮度的下降。


  为了避免这类情况发生,有的厂家使用加入助溶剂的方式,在减小荧光粉颗粒粒径的同时,并改善荧光粉颗粒的均匀性,使荧光粉颗粒趋于球形生长。通过此种方法所得到的荧光粉颗粒形貌为相对规整的类球形,不仅表面光滑,颗粒分散性也较好。


  有研稀土LED发光事业部主任刘荣辉介绍,有研稀土经过技术创新,成功推出了趋球状氮化物红色荧光粉,其整体形貌趋于球形,菱角圆润,相比常规形貌的荧光粉,趋球化荧光粉具有光效高、稳定性好,在封装胶特别是低流动性封装硅胶中具有易分散等优良特性。


  “趋球化荧光粉表面结晶性好、缺陷少,因而具有很好的温度特性,更加适合高功率封装和应用于更宽的温度范围,在COB和灯丝灯领域内应用效果更佳。”刘荣辉如是说。


在LED封装中,仅仅关注荧光粉的颗粒形貌还不够,荧光粉的粒度分布也是影响LED封装的重要因素之一,通常用“离散度”来描述粒度分布的相对宽度或不均匀程度,一般可以表示为粒度分布宽度和中心粒径的比值。因此,荧光粉的离散度在LED封装中也受到严格关注。

 

落BIN较集中荧光粉图示


赵昆表示,“一般来讲,离散度越大,表示荧光粉中颗粒分布越不均匀。反之,离散度越小,表示荧光粉中颗粒分布越均匀”。


新力光源通过实验得出,不同离散度的荧光粉封装出来的LED器件落BIN表现有显着差异。用离散度较小的荧光粉封装的LED产品落BIN更为收敛,表明采用该款荧光粉封装的LED产品成本将更低。


刘荣辉指出,“目前市面上的商用红粉离散度约为1.2~1.6,有研稀土开发的氮化物HR-01离散度(D90-D10/D50)小于0.9,实现了颗粒的均匀性分布,可显着提升LED封装产品的落Bin集中率和封装良率。”


科恒股份LED事业部项目经理冯荣标表示,离散度较小的荧光粉封装的LED器件光通量略高,且在光通量、色坐标和显色指数方面波动性更小,表明荧光粉的粒度分布越集中,封装出来的LED器件光学参数一致性越好。


他进一步表示,荧光粉粒径不同,制作同样颜色的灯珠所需的荧光粉粉量也不同。粒径越细,所用的荧光粉越少。“荧光粉粒径越小,在荧光胶中的沉降程度越低,使光源点粉烘烤后颜色改变幅度小,从而有利于颜色一致性控制;其次,荧光粉粒度分布系数值越小,颗粒分布越窄,使荧光粉的沉降一致性好,颜色变化程度接近”。

 

落BIN分散荧光粉图示

 

“荧光粉粒径越大,封装出来的LED产品均匀性很差,光色也不好,封装公司一般采用粒径为8微米以下荧光粉,能够得出色泽均匀性和光色都较好的产品。”冯荣标指出,针对SMD更多追求高光效的封装模式,选用10-18微米的荧光粉是没问题的,科恒股份目前用自己的荧光粉结合芯片做出来的产品光效可达185lm/w。


  通常来讲,荧光粉粒径情况对封装厂光源颜色良率有很大影响,生产的光源颜色越分散,会导致不良率提升以及出货难度加大。业内看来,荧光粉粒度分布对于LED封装白光集中度起着决定性作用,更重要的是,其对于封装厂良率提升和成本的降低有良好的促进作用。


不过冯荣标表示,由于LED封装厂家的封装工艺存在差异,所采用的封装树脂粘度系数也不尽相同,因此对荧光粉的粒径大小有不同的需求。未来,只有通过荧光粉厂家和LED封装厂家的密切合作,荧光粉厂家再针对不同的封装厂家提供最适合的荧光粉配合方案,从而协助封装厂降低封装成本,提高产品的性能和良率。


来源:高工LED


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