第七章荧光粉、封装与散热剖析讲解
荧光粉(philips)
电弧发热 17.5%
紫外线发射
总热损失 72% 玻璃
可见光
28%
荧光粉
I
LIGHTING TECHNOLOGY COURSE
PHOSPHORS
4000 K 荧光灯光谱 I
LIGHTING TECHNOLOGY COURSE 概念 •量子效率
PHOSPHORS
•紫外线吸收率
• 激发光谱 • 反射或吸收光谱 • 发射光谱 II
荧光 粉 磷酸盐系
组成 蓝粉 绿粉 结构
PHOSPHORS
铝酸盐系
组成 BaMgAl10O17:Eu (Ce,Tb)MgAl11O19 结构 -Ai2O3型 磁铅矿相关型
(Sr,Ca,Ba)5(PO4)3Cl:Eu 磷灰石型 (La,Ce,Tb)PO4
红粉
Y2O3:Eu
立方
量子效率和光输出
III
LIGHTING TECHNOLOGY COURSE 磷酸盐系三基色荧光粉的进一步研究发展：
LIGHTING TECHNOLOGY COURSE
PHOSPHORS
M= Mg 2+ , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , B 3+ , Al 3+ , Si 4+ , P 5+ , Y 3+, Lan A= Eu , Sb , Tb , Eu or Mn O=O2-,F- or ClII
水洗 包膜
筛选
II III
LIGHTING TECHNOLOGY COURSE
涂粉工艺
卤磷酸钙荧光粉悬浮液: 硝棉粘结剂媒液,醋酸丁脂,焦硼磷酸钙(粒径1m)
PHOSPHORS
LED散热原理与技术简介-PPT精选文档
LED散热原理与技术简介
产生热量的原因2
1. 芯片PN结处发出的光子在通过芯片表面的时候，由于芯片的折射 率远大于空气和封装用的硅胶，存在全反射的现象，导致到达表 面的光子被反射回芯片内部，最终转换成了热量。外量子效率的 定义为： ηex ＝芯片发射出的光子数量/PN结产生的光子数量。 通常外量子效率从3％～30％不等（2019年）
单色LED光谱分布
白炽灯光谱分布
LED散热原理与技术简介
散热的重要性
1.温度对LED的影响 荧光粉 光谱分布 光输出
LED散热原理与技术简介
1.1 温度对黄色荧光粉激发效率的影响
LED散热原理与技术简介
1.2 光谱分布对色温和色坐标影响
LED散热原理与技术简介
测量结果
LED散热原理与技术简介
LED散热原理与技术简介
LED散热原理与技术简介
LED热学特性及散热分析
LED散热原理与技术简介
产生热量的原因1
图 (a)电子与空穴结合产生辐射复合，辐射光子能量为hv≈Eg。 图(b)在非辐射复合中，电子与空穴结合后转化为晶格振动（以热量的形式表现） 在目前的技术条件下，不同波长的LED芯片中，非辐射复合百分比从1％（红橙色）～97
A代表传热的面积(或是两物体的接触面的温度差，单位：℃；
因此，从公式我们就可以发现，热量传递的大小与热传导系数、热传
热面积成正比，同距离成反比。
LED散热原理与技术简介 几种常见金属材料的热传导系数（20℃）
LED散热原理与技术简介
对流 : 对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固 体表面将热带走的热传递方式。
荧光粉发光特性简介分解PPT课件
2.3双峰蓝粉的光学特性
BaMgAl10O17:Eu,Mn荧光粉吸收254nm的紫外光，发射450nm 的蓝光和515nm的蓝绿光，主峰半高宽50nm，属于宽带发光。 量子效率95%左右。耐185nm短波辐射的能力强，但热稳定性 同样不佳。
单峰蓝粉的激发光谱(a)和发射光谱(b) 曲线1:λem=458nm，曲线2:λem=515nm
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卤粉的缺点：
➢温度猝灭严重，不适合与紧凑型节能灯。 ➢发色光谱中缺少450nm以下蓝光和600nm以上红光，Ra偏低。 ➢在185nm紫外线照射下，卤族原子形成色心，光衰严重。
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1.3第三代灯用荧光粉
➢1974年荷兰的Philips公司研制成功了铝酸盐绿粉和蓝粉，加上 已知的稀土红粉，使得稀土三基色荧光粉应用得以实现。
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2.3双峰蓝粉的光学特性
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋ 的发射光谱
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋ 反射光谱
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2.3双峰蓝粉的光学特性
(SrBaMgCa)5(PO4)3Cl:Eu2＋的激发光谱
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3.1PDP用荧光粉的光学特性
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BAM的晶体结构
2.3稀土蓝粉的物理特性
BaMgAl10O17:Eu2+(单峰) 简称BAM BaMgAl10O17:Eu,Mn(双峰)
➢BAM属于六方晶系，Eu取代Ba离子， Mn取代Mg离子，外观为白色晶体。 ➢密度为3.7g/cm3,化学性质稳定。
➢单峰蓝粉发射主峰450nm，色坐标为 x=0.150，y=0.070。 ➢双峰蓝粉发射次峰515nm，色坐标为 x=0.150，y=0.135。 ➢粒度为6um左右。
荧光粉讲义
色度容差(色度宽容量)
色度坐标容许一定的容 差表示最小可辨色差, 表示为围绕色坐标 的一个MacAdam椭圆. 把人眼能分辨的最小色差 单位称为SDCM,则色度容 差一般不得大于5 SDCM.
主要试验的荧光粉型号及特点
硅酸盐系列对比
荧光粉及配比
Intematix:O590 (1:1:0.9)
YAG等铝酸盐专利过于集中，且授权 代价昂贵。不利于在日本等国销售
硅酸盐荧光粉发光效率已得到大 幅提升，某些荧光粉激发效率已 超过YAG荧光粉的发光效率 硅酸盐荧光粉较YAG荧光粉的激发光 波段较宽，可从紫到蓝绿波段混白光
Tip：硅酸盐荧光粉需改进部分 1. 硅酸盐荧光粉颗粒比YAG大，导致硅酸盐荧光粉使用配比较YAG 荧光 粉大，且易于沉淀。
CIE XYZ系统
x-y色度图
该图舌形线表示380nm~780nm
之间单色光的轨迹
舌形曲线下端的直线称为紫线, 代表红颜色和紫颜色混合的标 准紫色 图中弯曲线代表各种温度下黑 体辐射的色度坐标(x,y)的轨迹
x-y色度图
CIE x-y色度图
Y
X
CIE 1960均匀色度标尺图
Macadam椭圆
64.40
66.02 77.09 75.18 62.12
55.8
57.2 66.7 65.1 53.7
3615
3043 7094 6917 3059
0.3686
0.4182 0.3019 03100 0.4308
0.3004
0.3700 0.3315 0.3200 0.3907
50.5
55.2 70.2 71.5 67.9
硅酸盐荧光粉
900 800 700 600
荧光粉的配比LED封装
浅谈LED荧光粉配胶程序荧光粉在LED制造过程起着至关重要的作用;使用绿色荧光粉配合黄色荧光粉和蓝色LED芯片,可获得高亮度白光LED；若使用绿色荧光粉配合蓝光LED芯片,可以直接获得绿光；若使用绿色荧光粉配合黄色荧光粉与蓝色LED芯片,可以获得冷色调白光；绿色荧光粉也可配合红色荧光粉与蓝色LED芯片而获得白光;白光LED的显色指数CRI与蓝光芯片、YAG荧光粉、相关色温等有关,其中最重要的是YAG粉,不同色温区的LED,用的粉及蓝光芯片不一样;目标色温越低的管子用的粉发射峰值要越长,芯片的峰值也要长,低于4000K色温,还要另外加入发红光的粉,以弥补红成分的不足,达到提高显色指数的目的,在保持的芯片及粉不变的条件下,色温越高显色指数越高;在生产中总结出来的经验来看,蓝光与YAG的最佳匹配关系如下：YAG发射峰值/nm 蓝光峰值波长/nm530±5 450-455540±5 455-460550±5 460-465555±5 465-470这样做出的白光比较白,一般芯片厂家提供的都是主波长,峰值波长要用专门仪器测试,测出来的值一般都比主波长短5nm左右;荧光粉与芯片波长决定了色坐标中一条直线,确定了荧光粉与芯片波长;只要增加减少配比都可以调节色坐标在此一条直线上位置;常见的LED晶粒如下：材料波长材料波长InGaN 475-485nm InGaN 525nmInGaN 465-475nm InGaN 505nmInGaN 455-465nm InGaN 515nmInGaAlP 620-640nm GaAlAs/GaAs 660nmInGaAlP 610-620nm GaAlAs/GaAlAs 660nmInGaAlP 600-610nm GaP 700nmInGaAlP 592-600nm GaP 570-575nmInGaAlP 580-593nm GaP 565-570nmInGaAlP 567-577nm GaP 550-565nmInGaAlP 550-565nm PY---GaAlAs 585nm由于荧光粉目前有无机类和有机类荧光粉;若不添加有机类荧光粉之情况,YAG荧光粉和AB胶之比例一般为1：6 ~ 10重量比;至于AB胶应为 6 ~10g之间的多少数量,必须视蓝色芯片的功率大小做调整;芯片功率大者,在荧光粉数量固定不变下,AB胶数量应较为少例如1：6;反之,功率小者AB胶数量应较为多例如：1：10;LED荧光粉配胶程序是LED工艺中,相当基础的一环,我们来看看是怎么做的;准备工作：1、开启并检查所有的LED生产使用设备烤箱、精密电子称、真空箱2、用丙酮清洗配胶所用的小烧杯;3、准备所需的量产规格书或相应的联络单,及相应型号胶水等并确认其都在有效的使用期内;开始配胶：1、配胶顺序说明：增亮剂+A胶按比例混合可以按订单一次性配好,最后再加入荧光粉+ B胶按比例混合物体须搅拌均匀;在后再抽真空;2、根据量产规格书或工程通知单中荧光粉配比和生产数量,计算出各种物料所需的重量;3、调整精密电子称四个底座使电子称呈水准状态;4、将干净的小烧杯放置于精密的电子磅秤上, 归零后,根据量产规格书中荧光粉的配比,分别称取所需重量的荧光粉和A、B胶;5、将配好的荧光粉手动搅拌20分钟至30分钟不等,直到荧光粉分布均匀为止;6、把配好的荧光胶抽真空至看不见气泡的状态,取出后,放在室温下用干净的玻璃盖上使用,使用前需按同一方向缓慢搅拌2分钟到3分钟,搅拌速度每转2秒至3秒;。
LED封装技术及荧光粉在封装中的应用
LED封装技术及荧光粉在封装中的应用LED封装是将外引线连接到LED芯片的电极上，以便于与其他器件连接。
它不仅将用导线将芯片上的电极连接到封装外壳上实现芯片与外部电路的连接，而且将芯片固定和密封起来，以保护芯片电路不受水、空气等物质的侵蚀而造成电气性能降低。
另外，封装还可以提高LED芯片的出光效率，并为下游产业的应用安装和运输提供方便。
因此，封装技术对LED的性能和可靠性发挥着重要的作用。
下面对LED封装技术、荧光粉及其在LED封装中的应用进行介绍。
1. LED封装技术根据不同的应用需要，LED的芯片可通过多种封装方式做成不同结构和外观的器件，生产出各种色温、显色指数、品种和规格的LED产品。
按封装是否带有引脚，LED可分为引脚式封装和表面贴装封装两种类型。
常规小功率LED的封装形式主要有：直插式DIP LED、表面贴装式SMD LED、食人鱼Piranha LED和PCB集成化封装。
功率型LED是未来半导体照明的核心，其封装是人们目前研究的热点。
下面就几种主要的封装形式进行说明：（1）引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚。
圆头插脚式LED是常用的封装形式。
这种封装常用环氧树脂或硅树脂作为包封材料，芯片约90%的热量由引线架传递到印刷电路板（PCB）上，再散发到周围空气中。
环氧树脂的直径有7mm、5mm、4mm、3mm和2mm等规格。
发光角（2θ1/2）的范围可达18~120°。
（2）表面贴装封装它是继引脚式封装之后出现的一种重要封装形式。
它通常采用塑料带引线片式载体（Plastic Leaded Chip Carrier，PLCC），将LED芯片放在顶部凹槽处，底部封以金属片状引脚。
LED采用表面贴装封装，较好地解决了亮度，视角，平整度，一致性和可靠性等问题，是目前LED封装技术的一个重要发展方向。
（3）功率型LED封装功率型LED分普通功率LED（小于1W）和瓦级功率LED（1W 及以上）两种。
试分析新型荧光粉膜片封装LED及其应用
试分析新型荧光粉膜片封装LED及其应用发布时间：2021-09-06T09:34:23.547Z 来源：《科学与技术》2021年第4月第11期作者：穆瑞山[导读] LED封装在近年来得到了广泛的应用，其主要原理穆瑞山天津中环电子照明科技有限公司天津300380摘要：LED封装在近年来得到了广泛的应用，其主要原理就是使LED芯片的电极连接外引线，以方便电极与其他器件相连接。
LED封装利用导线实现了芯片与外部电路的连接，其中发挥最大作用的就是导线，能够将新建上的电极连接到封装外壳上。
同时还能够固定芯片，并将芯片密封起来，以切实保护芯片电路不受水的侵蚀，不受空气等物质的腐蚀，从而造成电气性能的下降。
除此之外，对LED进行封装可以全方面提高LED芯片的出光效率，大大提高LED封装产能，从而为下游产业的应用安装和运输提供方便。
可以说，对于LED来说，封装技术能够使LED的性能更加良好，从而发挥坚实的可靠性。
本文主要针对LED封装技术，荧光粉在LED封装中的实际应用进行针对性的介绍。
关键词：荧光粉膜片；发光效率；封装；LED引言作为新时代的一种新型的绿色环保型固体照明光源，白光LED一直被誉为是21世纪最有价值的新光源，在近年来也得到了广泛的应用，并且在诸多领域都有着广泛的应用前景。
目前的商用白光LED封装技术，主要采用的是传统点胶技术进行封装，即将硅胶与荧光粉混合，在涂敷到固有芯片的支架内部，最后经高温烘烤，固定处理等一系列操作之后制成的白光LED灯珠。
这种工艺匠造方法流程简单，但由于近年来设备产业技能不断提升，因此需要不断改进点胶量的控制精度，才能够提高白光LED封装的光色集中度。
这种新型封装法能够同时在光效光色和成本这三个层面，实现最佳的组合。
其特点可以列为以下三个方面：首先就是需要成体系的荧光粉，以此来制作彩色或高显色白光LED。
但是不同的荧光粉比重也存在较大的差异，导致不同体系的荧光粉在胶体中会产生分层现象，从而造成LED光色一致性变差，最终导致成本的上升。
LED封装之荧光粉膜
荧光粉膜层制作 （重复该部分制 多层膜）
• 脱模成型 • 切割
覆膜封装
• 点胶 • 旋胶 • 固化
荧光粉膜 制成
• 芯片固晶 • 焊线 • 点胶 • 放膜 • 固化
6
制成样品结构
7
直接涂覆VS覆膜热隔离
封装前蓝光LED发光效率 发光效率 封装前蓝光 封装后白光LED发光效率 发光效率 封装后白光
LED封装 LED封装 之荧光粉膜
By 刘凇源（07306025） 指导：蚁泽纯师兄 张佰君老师 2011年4-5月
• • • •
LED介绍及应用 设计思路 制作流程 测试
• • 直接涂覆与覆膜热隔离 多层荧光粉膜
• 结论
2
LED简介
光色 纯
发光 效率 高
发光 响应 快
应用 灵活
无污 染
3
4
设计思路
LED LED的应用 发光效率 色温 显色指数
直接涂覆 荧光粉膜 封装方式 覆膜热隔离
蓝光LED+ YAG荧光粉膜
蓝光LED+ 荧光粉膜 构成 YAG荧光粉膜+ 红色荧光粉膜 蓝光LED+ 红色荧光粉膜+ YAG荧光粉膜 5
荧光粉膜覆膜封装流程
• 混合 • 搅拌 • 抽真空
荧光粉和硅胶 按一定比例调配
8
直接涂覆VS覆膜热隔离
9
பைடு நூலகம்
多层荧光粉膜覆膜热隔离 封装对比
10
结论
成果 改进 展望
• 荧光粉膜层制作方法 • 覆膜热隔离封装方式 • 蓝光LED+YAG荧光粉膜层+红色荧光粉膜层
• 荧光粉与硅胶配比比例 • YAG荧光粉膜层与红色荧光粉膜层比例 • 显色指数提高程度较小
大功率LED封装使用细颗粒荧光粉当扩散粉的案例介绍
大功率LED封装使用细颗粒荧光粉当扩散粉的案例介绍大功率LED 封装的特点大功率LED 封装由于结构和工艺复杂，并直接影响到LED 的使用性能和寿命，一直是近年来的研究热点，特别是大功率白光LED 封装更是研究热点中的热点。
LED 封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、光电/机械特性、具体应用和成本等因素决定。
经过40 多年的发展，LED 封装先后经历了支架式(LampLED)、贴片式(SMDLED)、功率型LED(PowerLED)等发展阶段。
随着芯片功率的增大，特别是固态照明技术发展的需求，对LED 封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。
为了有效地提高出光效率，必须采用全新的技术思路来进行封装设计。
荧光粉在LED 封装中的作用在于光色复合，形成白光。
其特性主要包括粒度、形状、发光效率、转换效率、稳定性(热和化学)等，其中，发光效率和转换效率是关键。
研究表明，随着温度上升，荧光粉量子效率降低,出光减少，辐射波长也会发生变化，从而引起白光LED 色温、色度的变化，较高的温度还会加速荧光粉的老化。
原因在于荧光粉涂层是由环氧或硅胶与荧光粉调配而成，散热性能较差，当受到紫光或紫外光的辐射时，易发生温度猝灭和老化，使发光效率降低。
此外，高温下灌封胶和荧光粉的热稳定性也存在问题。
由于常用荧光粉尺寸在17um 以上，折射率大于或等于1.85，而硅胶折射率一般在1.5 左右。
由于两者间折射率的不匹配，以及荧光粉颗粒尺寸远大于光散射极限(30nm)，因而在荧光粉颗粒表面存在光散射，降低了出光效率。
通过在硅胶中掺入纳米荧光粉，可使折射率提高到1.8 以上，降低光散射，提高LED 出光效率(10%-20%)，并能有效改善光色质量。
或者使用相匹配的光扩散粉来改善LED 出光效率。
例如弘大的432 一般常用颗粒粒径8-9um 另外分细颗粒的粒径为4um 所以在分类上有加一个F 弘大的F 就是细颗粒的荧光粉。
荧光粉简介分析课件
THANKS。
荧光粉的种类
根据激发光源的不同，荧光粉可以分 为长波荧光粉和短波荧光粉。
长波荧光粉通常用于日光灯、白炽灯 等低色温光源，而短波荧光粉则用于 高压汞灯、金属卤化物灯等高色温光 源。
荧光粉的应用领域
荧光粉在照明领域的应用非常广泛，如LED照明、荧光灯、 投影仪等。
荧光粉还可以用于显示屏幕、指示器、夜光标牌等领域，为 人们的生活和工作提供了便利。
荧光粉的物理性质
01
02
03
颗粒状物质
荧光粉通常是以颗粒状的 形式存在，粒径大小可以 根据需要进行调整。
良好的分散性
荧光粉的颗粒之间容易分 散开来，使其在应用中具 有良好的均匀性和覆盖性 。
耐热性和耐候性
荧光粉具有良好的耐热性 和耐候性，能够在高温和 恶劣环境下保持其性能。
荧光粉的化学性质
稳定性好
05
荧光粉的发展趋势
高性能荧光粉的研发进展
高亮度荧光粉
环保型荧光粉
随着LED照明技术的普及，高亮度荧 光粉成为研究热点，能够提高照明设 备的亮度和能效。
随着环保意识的提高，无毒、环保型 荧光粉成为发展趋势，能够减少对环 境的污染。
长寿命荧光粉
长寿命荧光粉是另一重要研究方向， 能够延长照明设备的使用寿命，降低 维护成本。
洗涤设备
用于洗涤荧光粉晶体的设备， 如洗涤机、离心机等。
干燥设备
用于干燥荧光粉晶体的设备， 如干燥箱、气流干燥器等。
04
荧光粉的市场分析
荧光粉的市场规模
全球市场规模
近年来，随着科技的不断进步和LED照明市场的快速发展，荧光粉市场规模呈 现稳步增长态势。全球荧光粉市场规模预计在未来几年将继续扩大。
大功率远程荧光粉型白光 LED 散热封装设计
大功率远程荧光粉型白光 LED 散热封装设计陈华;周兴林;汤文;吕悦晶【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2017(038)001【摘要】针对大功率远程荧光粉型白光 LED 存在的散热问题,研究了其封装结构的散热设计方法。
在分析现有远程荧光粉型白光 LED 封装结构及散热特点的基础上,提出将荧光粉层与芯片热隔离的同时开辟独立的荧光粉层散热路径的热设计方法。
仿真分析结果表明：新的设计能够在不增加灯珠径向尺寸的同时改善荧光粉层的散热能力。
在相同边界条件下,改进设计后的荧光粉层温度较改进前降低了10.7℃,芯片温度降低了0.55℃。
在芯片基座上设置热隔离槽对芯片和荧光粉层温度的影响可以忽略。
为了达到最优的芯片和荧光粉层温度配置,对荧光粉层与芯片之间封装胶层厚度进行优化是必要的。
新的封装方法将芯片和荧光粉层的散热问题相互独立出来,既避免了二者的相互加热问题,又增加了灯珠光学设计的自由度。
【总页数】6页(P97-102)【作者】陈华;周兴林;汤文;吕悦晶【作者单位】武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉 430223;武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉 430223;武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉 430223;武汉科技大学汽车与交通工程学院，湖北武汉 430223【正文语种】中文【中图分类】TN312.8【相关文献】1.传统白光LED与远程荧光粉白光LED的发光性能比较 [J], 肖华;吕毅军;徐云鑫;朱丽虹;陈国龙;高玉琳;范贤光;薛睿超2.大功率集成封装白光LED模组的散热研究 [J], 侯峰泽;杨道国;唐红雨;崔在甫;贾红亮3.不同形貌特征的YAG荧光粉的白光LED封装研究 [J], 钱昱4.大功率氮化镓基白光LED模组的散热设计 [J], 马洪霞;钱可元;韩彦军;罗毅5.大功率白光LED封装设计与研究进展 [J], 陈明祥;罗小兵;马泽涛;刘胜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LED的封装与应用
LED的封装与应用一、LED的封装材料所谓封装，就是将LED芯片用绝缘的塑料或陶瓷材料打包使芯片与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，封装后的芯片更便于安装和运输。
封装技术至关重要，因为只有封装好的产品才能成为终端产品，才能为用户所用，而且封装技术的好坏直接影响到产品自身性能的发挥，可靠的封装技术是产品走向实用化、走向市场的必经之路。
1.LED荧光粉荧光粉是通过吸收电子线、X射线、紫外线、电场等的能量后，将其中一部分能量转化成可视效率较高的可见光并输出（发光）的物质。
荧光粉吸收LED 发出的蓝光后，可转化为绿色、黄色或红色的光输出。
荧光粉属无机化合物，其一般为1μm（微米）至数十微米的粉末状颗粒。
为获得荧光物质，一般在被称为母体的适当化合物A中添加被称为激活剂（也称发光中心）的元素B，通常用符号A∶B来表示荧光粉的种类。
LED使用的荧光粉，按发光颜色可分为红、绿、蓝；按荧光粉组成基质可分为硅酸盐、氯硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物等，目前主要使用的是硅酸盐或氮氧化物绿粉、YAG黄粉、氮化物红粉。
友情提示目前采用荧光粉产生白光共有三种方式：蓝光LED芯片配合黄色荧光粉；蓝光LED芯片配合红色、绿色荧光粉；UV-LED芯片配合红、绿、蓝三基色荧光粉。
不同荧光粉产生白光LED的优缺点比较见表1-3。
表1-3 不同荧光粉产生白光LED的优缺点比较2.主剂材料LED封装的主剂材料有环氧树脂、活性稀释剂、消泡剂、调色剂和脱模剂，见表1-4。
表1-4 LED封装的主剂材料3.固化剂材料LED封装的固化剂材料有甲基六氢苯酐、促进剂、抗氧剂，见表1-5。
表1-5 LED封装的固化剂4.陶瓷材料由于LED发出的短波长光中的一部分会造成树脂老化等问题，陶瓷材料成为解决这一问题的理想材料。
陶瓷材料可使用在搭载LED芯片的衬底上。
陶瓷材料的防热性能很好，具有几乎不会被光老化的特点。
白光LED荧光粉课件PPT
燃烧法
水热法
将金属盐与有机燃料混合，经过点燃燃烧 得到荧光粉。
在高温高压的水溶液中，使原料发生水热 反应，形成晶体，经过洗涤、干燥等步骤 得到荧光粉。
荧光粉的涂覆工艺
涂覆方法
将荧光粉涂覆在LED芯 片上，可以采用点涂、 线涂、喷涂、印刷等方
法。
涂覆厚度
荧光粉的涂覆厚度对白 光LED的光效和色温有 影响，需要根据实际需
突破点
在荧光粉的制备技术、光学性能优化和环保材料应用等方面取得突破，为白光LED荧光粉的进一步发展提供了有 力支持。
荧光粉的未来发展方向与挑战
未来发展方向
白光LED荧光粉将继续向高效化、环 保化和智能化方向发展。提高发光效 率、降低能耗、优化色彩品质和智能 化控制是未来发展的重点方向。
挑战
随着市场的不断扩大和技术的发展， 白光LED荧光粉面临着成本、性能和 环保等方面的挑战。如何降低成本、 提高性能和实现环保生产是当前需要 解决的重要问题。
特性
荧光粉具有高亮度、低能耗、长 寿命等优点，同时其色彩稳定性 好，能够发出各种颜色的可见光 。
荧光粉的种类与特性
稀土元素荧光粉
过渡金属荧光粉
以稀土元素为激活剂的荧光粉，如硅 酸盐、铝酸盐等，具有较高的发光效 率和稳定性。
以过渡金属元素为激活剂的荧光粉， 如氮化物、硫化物等，具有较宽的发 射光谱范围和较高的发光效率。
详细描述
通过加速老化等手段，可以测试荧光粉在长时间使用过程中 的性能衰减情况，了解其寿命和稳定性，为实际应用提供参 考。
04 白光LED荧光粉的市场趋 势与未来发展
荧光粉的市场规模与趋势
市场规模
随着LED照明市场的不断扩大，白光LED荧光粉市场规模也在持续增长。根据市 场研究报告，未来几年内，全球白光LED荧光粉市场规模预计将以年均5%以上的 速度增长。
荧光粉、LED封装及固体照明发展趋势与展望 教学PPT课件
InGaNAl及GaInP LED在不同波长时可以得到 的ηint：
OIDA2007年发光效率达到70lm/W时，以及 2012年达到120lm/W时可能节省的能源：
比较钨丝灯、日光灯及日光灯及LED的性能、 生命期及成本：
F.Wall发表白光及红光LED历年来光强度的增加 及成本降低与年代的关系，并推测以后的趋势：
N.Narendran等人测量不同颜色LED的生命周期：
高功率白光的生命期对比增加很多：
F.M.Steranks等人比较高功率蓝光LED、 5mm白光LED等的生命周期：
7.3 固体照明发展趋势与展望
美国光电工业发展协会（OIDA）计划中白 光LED的预期进展如图：
T.Taguchi等将日本Akari计划中外部量子效率及 发光效率的年代列于图中，期望达到120lm/W：
Y3Al5O12：Ce 3+ 被340nm弱紫外及460nm高强度 蓝光激发，辐射出宽的520nm和580nm发射光谱：
YAG中的Y可以掺杂Gd，而Al可掺杂Ga，形成
（Y1-aGda）3（Al1-bGab）5O12：Ce 3+ 的荧光粉，用激 发光450~480nm可以得到510~580nm的辐射光谱。 非常适合作蓝光，LED的黄色荧光粉。
T.Taskar等人YAG做成小颗粒（NIC），平均 4nm，以减少光的发散和光吸收。其大小分布为：
小颗粒（YAG）荧光粉的PLE及PL光谱图：
TAG颗粒荧光粉在CIE色度图中的位置：
其他荧光粉的发展情况： ①C.J.Summers等人用三种荧光粉 CaMgSiO2W：Eu蓝色； SrGa 2S4：Eu绿光； SrS ：Eu红光：
绿光荧光粉；
用 Eu2O3、BaMgAl10O17：Eu、Y2O3：Eu3+ 红光荧光粉，得到不同波长的红光。
LED荧光粉研究之讲解
LED常用荧光粉分类讨论
黄色荧光粉：
在白光LED 的产生方式中，以“ 蓝光LED + 黄色荧光粉” 的技术最为 成熟，这也是目前商品化白光LED 产品的主要实现形式，其中所用的黄 色荧光粉多为业界所熟悉的铝酸盐YAG:Ce 和TAG:Ce。这两者比较起来， 前者的发光效率好，是公认的发光效率最高的半导体照明用荧光粉，利 用其与蓝光LED可以制得色温在4000k-8000k的高亮度白光LED;后者的应 用面较窄，高比例的Tb3+较适合在低于5000k的低色温白光LED.近年来开 发研究成功的LED黄色荧光粉还有硅酸盐如:（Sr,Ba,Ca)2SiO4:Eu。此外 还有硅基氮氧化物（ɑ-Sialon:Eu),它们除了可以被蓝光激发外，还可以 被紫外或者紫外LED有效激发；其中硅酸盐荧光粉开发相对成熟，硅基氮 氧化物荧光粉的制成困难，未见正式产品推出。几款LED用黄色荧光粉参 数见表2、3、4。
表2：Yellow LED Phosphor Datasheet (黄色荧光粉)
Phosphor type materials Material Density
TMY-200562-450470 YAG 4.35g/cm3
Phosphor type materials Material Density Particle size CIE(1931) Emission color Emission peak Excitation range CCT
TMY-400570-450475 YAG 5.00g/cm3
Particle size CIE(1931) Emission color Emission peak Excitation range
D50(V)-10µm X=0.439/y=0.540 yellow 555nm 450-475nm
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目前荧光粉种类繁多，按基质材料包括铝 酸盐系，磷酸盐系，硅酸盐系，钨酸盐系， 钼酸盐系，硼酸盐系，钒酸盐系， ZnO,ZnS等II-VI族系，以及Y2O3， Gd2O3等稀土氧化物基质。 绝大多数基质均要采用254 nm或365 nm深紫外线激发。
常用的掺杂激活剂包括Ce,Eu,Tb等稀土元 素及Mn,Ag等非稀土元素。
LED的封装方式
1. 引脚式封装 （1）引脚式封装结构
LED引脚式封装采用引线架作为各种封装外型的引脚，常见的是 直径为5mm的圆柱型（简称Φ5mm）封装。
1、引脚式封装 （2）引脚式封装过程（Φ5mm引脚式封装） ① 将边长0.25mm的正方形管芯粘结或烧结在引线架上（一般称为支架）； ② 芯片的正极用金属丝键合连到另一引线架上； ③ 负极用银浆粘结在支架反射杯内或用金丝和反射杯引脚相连； ④ 然后顶部用环氧树脂包封，做成直径5mm的圆形外形
其中既有电参数又有光参数的设计及技术要求。 研发低热阻、优异光学特性、高可靠的封装技术是新 型LED走向实用、走向市场的产业化必经之路.
三、LED封装的方式的选择 对LED封装，要根据LED芯片的大小、功率大小来选
择合适的封装方式。
常用的LED芯片封装方式包括： 引脚式封装 平面式封装 表贴封装 食人鱼封装 功率型封装
一、封装的必要性 LED芯片只是一块很小的固体，它的两个电极要在
显微镜下才能看见，加入电流之后他才会发光。 在制作工艺上，除了要对LED芯片的两个电极进行
焊接，从而引出正极、负极之外，同时还需要对LED芯片 和两个电极进行保护。
二、封装的作用 实现输入电信号、 保护芯片正常工作、 输出可见光的功能，
反射杯的作用是收集管芯侧面、界面发出的光，向期望的方向角内发射。 顶部包封的环氧树脂做成一定形状，采用不同的形状和材料性质（掺或 不掺散色剂）起透镜或漫射透镜功能，控制光的发散角。
3PIN支架 特点:可做两晶片LED.可共阴极或共阳极
3 PIN带杯支架
3 PIN侧光支架
4 PIN支架 特点:可做三晶片LED.可共阴极或共阳极
蓝光激发黄色荧光粉，可配合蓝光芯片产 生白光。
YAG:日亚专利，目前最主流的产品。
TAG:欧士朗专利，不容易做亮。
ZnS系, S易分解，恶臭且腐蚀支架，淘汰 产品。
N化物（CaSiAlON: Eu2+等)：稳定，激 发光谱宽，是优质红粉，但贵，40RMB/g 以上。
荧光粉的使用 就白光LED而言，荧光粉的使用是否合理，对其发光
成本低，便于大规模生产，主流制备方法。
喷雾热解法
喷雾热解法是将原材料溶于水或有机溶剂， 然后通过喷雾装置将其雾化喷入反应容器内，在 高温下使溶液迅速挥发，反应物发生热分解或其 它化学反应，生成与初始反应物不同的纳米粒子。
干燥所需时间短，可以获得组分均匀的颗粒。 操作简单，可连续进行生产。 容易产生有毒有害的腐蚀性气体 容易造成设备的老化和破损。
2、平面式封装 （2）结构
3、表贴式封装 表面贴片LED（SMD）是一种新型的表面贴装式半导体发光器
件，具有体积小、散射角大、发光均匀性好、可靠性高等优点。 其发光颜色可以是白光在内的各种颜色，可以满足表面贴装结构
的各种电子产品的需要，特别是手机、笔记本式
Eu3+窄红光， Eu2+，Ce3+宽带发光， Tb3+绿光。
稀土离子发光与在晶格中所处的对称环 境密切相关。
白光LED用荧光粉
适用激发波长：蓝光或近紫外光。 发光效率高：5微米以上至十几微米的球形
颗粒，结晶良好，无杂相。 稳定 无毒 生产成本低
YAG（Y3Al5O12:Ce3+)， TAG（ Tb3Al5O12:Ce3+)
水热合成法 水热合成法的原理是在密闭的容器中，
在水热条件下原始混合物进行反应的一种 合成方法。水热合成法在荧光粉的合成上 有独到之处，制备出的产品发光均匀、颗 粒度细小且分布均匀、不需研磨。
对设备要求高，产量低。
水热法制备的ZnO球形介观晶体
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
效率影响较大。 首先要选用与芯片波长相匹配的高受激转换效率的荧
光粉； 其次是选用合适的载体胶调配荧光粉，并使其以良
好的涂布方式均匀而有效地覆盖在芯片的表面及四周，以 达到最佳的激发效果。
固相反应法的特点
合成温度高、反应时间长 粉体团聚严重，球磨后质量又降低 形貌不规则，粒径分布过大 容易产生杂相
4、食人鱼式封装 （1）结构
4、食人鱼式封装 （2）优点
为什么把着这种LED称为食人鱼，因为它的形状很像亚马孙河中 的食人鱼Piranha 。
食人鱼LED产品有很多优点，由于食人鱼LED所用的支架是铜制 的，面积较大，因此传热和散热快。
LED点亮后， pn结产生的热量很快就可以由支架的四个支脚导 出到PCB的铜带上。
第七章 荧光粉、封装与 散热
内容
荧光粉种类及制备方法 LED封装概述 LED封装工艺 LED散热设计
荧光粉分类
荧光粉是一种颗粒状发光材料，也称发光 粉或荧光体。
分类： 按余辉时间：长余辉材料，短余辉材料 按转换方式：上转换材料，下转换材料 按激发方式：光致发光，电致发光，
阴极射线发光 我们关注光致发光的灯用荧光粉，短余辉，
4、食人鱼式封装 （2）优点
食人鱼LED比φ3mm、φ5mm引脚式的管子传热快，从而可以延长器 件的使用寿命。
4 PIN带杯支架
4 PIN侧光支架
LED金线
0.8MIL产品说明: 金含量≥99．99 ％，微量添加元 素总和0.01％
LED封装树脂
一般分A,B胶，按 1:1混合，加热能 加速其固化
银胶与导热胶
2、平面式封装 （1）原理
平面式封装LED器件是由多个LED芯片组合而成的结构型器件。 通过LED的适当连接（包括串联和并联）和合适的光学结构，可 构成发光显示器的发光段和发光点，然后由这些发光段和发光点组 成各种发光显示器，如数码管、“米”字管、矩阵管等。