一種基于熒光粉轉換的高顯色性白光led的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公布一種基于混合熒光粉轉換的高顯色性白光LED的制造方法，混合熒光粉中包括在藍光激發(fā)下發(fā)射出綠-黃橙色光的熒光粉，主要為硅酸鹽體系M3-aSiO5:aEu2+，(0＜a＜0.1，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)，或者鋁酸鹽體系Re3-aAl5-bGabO12:aCe3+(0＜a＜0.1；0≤b＜3；Re＝Ce、Lu中的一種或兩種)中的一種或者兩種；其中，混合熒光粉中發(fā)射紅光的熒光粉主要為M2-aSi5N8:aEu2+(0＜a＜0.2，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)。具體方案如下：將熒光粉與硅膠混合均勻，通過改變不同比例的綠-黃橙色熒光粉、紅色氮化物熒光粉以及封裝用硅膠的比例，與Ga(In)N藍光芯片封裝后可制備出色溫2500-6500K范圍內，顯色指數大于85，光效大于80lm/W的白光LED，在照明工業(yè)上具有廣泛應用前景。
【專利說明】—種基于熒光粉轉換的高顯色性白光LED的制造方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及白光LED照明領域，具體涉及基于熒光粉轉換高光效高顯色性的白光LED的制造方法。

【背景技術】
[0002]LED(light emitting d1de),由于具有體積小,光效高,壽命長,光衰小、節(jié)能,低碳，環(huán)保等優(yōu)點，作為第四代照明光源迅速興起。合成白光LED的方法有三種:紅、綠、藍三種芯片組合型白光、熒光轉換型白光LED和單芯片多量子阱型白光LED。
[0003]熒光轉換型白光LED方法，藍光InGaN的LED芯片激發(fā)YAG = Ce3+熒光粉得到白光LED是目前使用最廣泛的封裝白光LED的方法，而且熒光粉轉換法也是最具有潛力應用的方法之一。YAG = Ce3+熒光粉的發(fā)光效率相對較高，封裝成燈的發(fā)光效率也比較高，但是YAGiCe3+熒光粉發(fā)射光譜中缺少紅光，所以只用YAG = Ce3+熒光粉是不能滿足照明上高顯色指數的要求。而在白光LED照明領域中，高光效、高顯色指數是白光照明的必然發(fā)展趨勢。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明是通過改變不同比例的的綠-黃橙色熒光粉M3_aSi05:aEu2+，(O < a < 0.1，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)，或者鋁酸鹽體系Re3_aAl5_bGab012:aCe3+(0 < a < 0.1 ；0 ^ b<3 ;Re = Ce、Lu中的一種或兩種)中的一種或者兩種；紅色氮化物熒光粉M2_aSi5N8:aEu2+(0< a < 0.2，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)以及封裝用兩組份硅膠的比例，與Ga (In) N藍光芯片封裝后可制備出色溫2500-6500K范圍內，顯色指數大于85，光效大于801m/W的白光LED，在照明工業(yè)上具有廣泛應用前景。
[0005]由此，本發(fā)明采用的方案是:通過熒光光譜儀分別測試所選取熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜圖，計算其在藍光激發(fā)下的色坐標，然后將樣品按不同的比例與硅膠均勻混合，用藍光芯片進行封裝。通過光電分析系統(tǒng)測試所封裝白光LED的發(fā)射光譜，對熒光粉和白光LED的顯色指數、色溫、光效等參數進行對比分析，研究熒光粉比例、粉膠比例與封裝白光LED光色參數變化規(guī)律，最終得到基于熒光粉轉化的高顯色性、高光效白光LED優(yōu)化封裝條件。
[0006]上述高顯色性白光LED的制備過程包括以下步驟:
[0007]測試所用熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜，根據色度學原理按照一定的比例混合熒光粉。測試混合粉的激發(fā)發(fā)射光譜。再按比例稱量兩份有機硅膠與混合熒光粉，攪拌30min后，抽真空去泡，與藍光芯片進行封裝。放入烘箱于70°C烘烤50-80min初步固化，再于130°C經過二次固化3-6h，即得到所需要的白光LED樣品。使用光電分析系統(tǒng)對封裝完成的白光LED樣品進行光譜測試。通過測試樣品的光譜、色溫、光效、顯指以及色坐標等參數來確定適合的封裝條件。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下特點:
[0009](I)本發(fā)明中，在傳統(tǒng)封裝用YAG類熒光粉的基礎上，通過加入氮化物紅色熒光粉和硅酸鹽綠色-橙色熒光粉，拓寬發(fā)射光譜區(qū)域，從而提高白光LED顯色指數。
[0010](2)根據LED燈芯片的不同種類以及要求，結合色品圖和色度學原理，設計不同熒光粉的種類、配比，以及粉膠比，封裝色溫2500-6500K，顯色指數大于85，光效大于801m/W的白光LED，在這兩方面都達到照明需求。
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例2中封裝成白光LED的電致發(fā)射光譜圖；
[0013]圖2為本發(fā)明實施例4中封裝成白光LED的電致發(fā)射光譜圖；
[0014]圖3為本發(fā)明實施例5中封裝成白光LED的電致發(fā)射光譜圖；
[0015]圖4為本發(fā)明實施實例1-6中封裝白光LED的色坐標圖；

【具體實施方式】
[0016]實施例1
[0017]稱量原料
[0018]硅膠A:0.5g
[0019]硅膠B:0.5g
[0020]鋁酸鹽類熒光粉:0.056g
[0021]氮化物紅色熒光粉:0.024g
[0022]將A、B膠混合后，于烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，機械泵抽真空，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，50min進行一次固化，130°C，4h進行二次固化。使用光電分析系統(tǒng)對封裝的白光LED樣品進行光譜測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。色坐標為(0.4071，0.3017)，色溫約為2500K，光效約為80.61m/W，顯色指數為85。
[0023]實施例2
[0024]稱量原料
[0025]硅膠A:0.5g
[0026]硅膠B:0.5g
[0027]鋁酸鹽類熒光粉:0.07g
[0028]氮化物紅色熒光粉:0.02g
[0029]硅酸鹽類熒光粉:0.0lg
[0030]將A、B膠混合后，在烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，在機械泵抽真空脫泡，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，70min進行初步固化，130°C，4h進行二次固化。使用光電分析系統(tǒng)對封裝的白光LED樣品進行測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。色坐標為(0.3886，0.3170)，色溫約為3160K，光效約為861m/W，顯色指數為85.4。圖1為本發(fā)明實施例中與藍光芯片封裝的白光LED電致發(fā)射光譜圖。
[0031]實施例3
[0032]稱量原料
[0033]硅膠A:0.5g
[0034]硅膠B:0.5g
[0035]鋁酸鹽類熒光粉:0.06g
[0036]氮化物紅色熒光粉:0.02g
[0037]硅酸鹽類熒光粉:0.02g
[0038]將A、B膠混合后，在烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，在機械泵抽真空脫泡，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，60min進行初步固化，130°C，5h進行二次固化。使用光電分析系統(tǒng)對封裝的白光LED樣品進行測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。色坐標為(0.3759，0.3220)，色溫約為3600K，光效約為85.81m/W，顯色指數為86.5。
[0039]實施例4
[0040]稱量原料
[0041]硅膠A:0.5g
[0042]硅膠B:0.5g
[0043]鋁酸鹽類熒光粉:0.064g
[0044]氮化物紅色熒光粉:0.016g
[0045]將A、B膠混合后，在烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，在機械泵抽真空脫泡，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，50min進行初步固化，130°C，6h進行二次固化。使用光電分析系統(tǒng)對封裝的白光LED樣品進行測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。色坐標為(0.3682，0.3265)，色溫約為3950K，光效約為901m/W，顯色指數為86。圖2為本發(fā)明實施例中與藍光芯片封裝的白光LED電致發(fā)射光譜圖。
[0046]實施例5
[0047]稱量原料
[0048]硅膠A:0.5g
[0049]硅膠B:0.5g
[0050]鋁酸鹽類熒光粉:0.012g
[0051]氮化物紅色熒光粉:0.108g
[0052]將A、B膠混合后，于烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，機械泵抽真空，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，50min進行一次固化，1300C，6h進行二次固化。使用遠方PMS-50對封裝完成的白光LED樣品進行光譜測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。圖3為本發(fā)明實施例中封裝完成的白光LED樣品的電致發(fā)射光譜圖，色坐標為(0.3468，0.3018)，色溫約為4700K，光效約為901m/W，顯色指數為86。
[0053]實施例6
[0054]稱量原料
[0055]硅膠A:0.5g
[0056]硅膠B:0.5g
[0057]HY-Y-4L 熒光粉:0.0765g
[0058]R6733 熒光粉:0.085g
[0059]將A、B膠混合后，于烘箱40°C烘烤lOmin，再加入混合熒光粉混合攪拌均勻，機械泵抽真空，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，SOmin進行一次固化，130°C，3h進行二次固化。使用光電分析系統(tǒng)對封裝完成的白光LED樣品進行光譜測試。選擇穩(wěn)流型，設定電壓3.6V，電流20mA。色坐標為(0.3246，0.2742)，色溫約為6400K，光效約為951m/W，顯色指數為86。
【權利要求】
1.一種高顯色性白光LED,其特征在于:由多種突光粉與兩組份娃膠混合均勻，與Ga(In)N藍光芯片封裝后可制備出色溫2500-6500K范圍內，顯色指數大于85，光效大于801m/ff 的白光 LED。
2.如權利要求1所用熒光粉，由在藍光激發(fā)下發(fā)光顏色分別位于綠-黃橙色光的熒光粉和發(fā)射紅光的突光粉按照不同比例混合。其中，混合突光粉中包括在藍光激發(fā)下發(fā)射出綠-黃橙色光的熒光粉，主要為硅酸鹽體系M3_aSi05:aEu2+，(O < a < 0.1，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)，或者鋁酸鹽體系 Re3_aAl5_bGab012:aCe3+(0 < a < 0.1 ；0 ^ b < 3 ；Re = Ce,Lu中的一種或兩種)中的一種或者兩種，發(fā)射光譜主峰位置位于505?580nm ;其中，混合熒光粉中發(fā)射紅光的熒光粉主要為M2_aSi5N8:aEu2+(0 < a < 0.2，M為Sr、Ba中的一種或者兩種)，發(fā)射光譜主峰位于600?660nm。
3.如權利要求1所制備的高顯色白光LED，通過改變不同比例的綠-黃橙色熒光粉、紅色氮化物熒光粉以及封裝用硅膠的比例，與Ga(In)N藍光芯片封裝后可制備出色溫2500-6500K范圍內，顯色指數大于85，光效大于801m/W的白光LED。
4.如權利要求1所述的高顯色白光LED用熒光粉，其特征在于所用硅酸鹽體系熒光粉的重量比例為0-20%，鋁酸鹽體系熒光粉的重量比例為60-90%，氮化物紅粉的比例為10-30%。
5.如權利要求1所制備的高顯色白光LED，其特征在于所用封裝膠為兩組份硅膠，其中熒光粉和硅膠重量比為1: 0.08-1: 0.12范圍。
6.如權利要求1所制備的高顯色白光LED，其特征在于將兩組份硅膠混合后，于烘箱40°C烘烤1min左右，再加入熒光粉混合攪拌均勻，機械泵抽真空，基本沒有氣泡后，與藍光芯片進行封裝，于烘箱70°C，50-80min進行一次固化，130°C，3_6h進行二次固化。
【文檔編號】H01L33/50GK104241504SQ201310234723
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權日:2013年6月7日
【發(fā)明者】張梅, 楊雪慧, 羅堅義, 陳曉婷, 郭梓浩, 何鑫, 曾慶光 申請人:五邑大學