三基色荧光玻璃制备及其白光LED封装应用研究

摘要

发光二极管(LED)由于其突出的性能以及环保无污染等优点，广泛应用于各种照明领域。当前，大多数白光LED采用蓝光LED芯片激发黄色荧光粉制备，荧光粉一般分散在硅胶或环氧树脂中。但由于硅胶和环氧树脂热稳定差，在高温下工作一段时间容易出现变黄、老化等问题，影响LED器件性能。此外，蓝光LED芯片激发黄色荧光粉得到的白光LED，由于缺乏红色波段，显色指数较低（通常在70以下）。针对这些问题，本文提出采用丝网印刷与低温烧结相结合制备三基色荧光玻璃并将其应用于白光LED封装，采用紫外LED激发三基色荧光玻璃得到光学性能优良的器件。 本文首先通过丝网印刷和低温烧结制备三基色荧光玻璃。对三基色荧光玻璃的性能进行测试，包括微观形貌与成分分析，透光率和激发发射光谱等；得出荧光玻璃的最佳烧结温度为600至630℃。其次，将三基色荧光玻璃应用白光LED封装，研究了荧光玻璃特性对白光LED器件性能的影响。通过改变三基色荧光玻璃中荧光粉的组成和掺量、荧光玻璃层厚度和荧光粉与玻璃粉比例，研究材料和制备工艺与白光LED光学性能的关系。研究表明，通过控制材料配比和工艺参数可以对白光LED光学性能进行有效调节。得出当R:G:B比例为2:3:2，荧光玻璃层厚度为75μm，荧光粉与玻璃粉比例为2:1时，得到的白光光学性能最好，此时显色指数92.6，光效27.8lm/W，色温4245K。对三基色荧光玻璃结构进行了优化，提出采用R-G-B和G-R-B分层结构，可以减少重吸收作用，提高白光LED光效。R-G-B和G-R-B分层荧光玻璃的光效分别由23.12lm/W增加为25.02lm/W和27.19lm/W光效增幅分别为8.2%和17.6%。最后对荧光玻璃进行了热可靠性测试，结果表明荧光玻璃具备耐高温特性，适合用于大功率LED封装。

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