纳米氧化镁改性白光LED封装的光学性能研究
来源:用户上传
作者: 丁南
摘 要 光通量、色温、显色性和光衰是白光LED的四大性能指标。本文通过在LED封装硅树脂里掺入纳米氧化镁来分析其对白光LED光源的四大性能指标的影响。结果表明适当的掺杂纳米氧化镁，能提高LED的光取出效率。
关键词 环氧树脂；LED封装；白光LED；纳米氧化镁；封装改性
中图分类号：TB383.1 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-048-01
1 概述
发光二极管（LED）作为新型高效固体光源，具有长寿命、节能、绿色环保等显著优点，其经济和社会意义巨大。半导体照明优点具体具有节能，寿命长，使用范围广，开关时间短，环保等优点。目前主要的商品化作法是日亚化学（Nichia）利用蓝光LED照射此一荧光物质以产生与蓝光互补的555 nm波长黄光，便可得出肉眼所需的白光这种方式的特点是结构简单，另一特点是LED的色度调整非常简单。本文应用纳米氧化镁粒子填充到硅胶里，提高了封装材料的折射率，进而提高LED封装的光取出效率。
2 实验
本实验制备的纳米氧化镁填充的硅胶封装白光LED，其氧化镁含量（Wt%）分别为0、0.25、0.75、1.25、1.75、2.25、2.75。硅胶A B胶与荧光粉的重量配比为：A：B：YAG=10：10：0.5625。其中，荧光粉使用的是英特美的YAG-04，硅胶采用长兴化学的GD1012。称取一定量的荧光粉、纳米氧化镁和硅胶A B组分混合，在高速旋转充分混合，使用点胶机进行封装，最后在一定温度下进行烘烤固化，得到封装好的LED白光灯珠。
3 实验结果与讨论
图1为贴片式（SMD）白光LED光通量与氧化镁含量的关系，当氧化镁含量为零时，贴片式（SMD）白光LED光通量仅约为6.95 lm，随着氧化镁含量的增加，其光通量逐渐增加，并在氧化镁含量为1.75%时达到最大光通量，其光通量相对于氧化镁含量为零时提高了12.6%，之后又逐渐降低。而图2贴片式（SMD）白光LED光强与氧化镁含量的关系与图2有着相同的变化趋势。这说明适量的纳米氧化镁的掺入能提高胶体的折射率，进而显著的提高了贴片式（SMD）白光LED的光取出效率。
我们通常用色品坐标来精准描述光源的显色特性，在人们的日常生活中，光色偏橙红的光给人一种温暖的感觉，因此称为“暖色”。而比较炽白或稍偏兰的光则带来人一种冷清，寒冷的感觉，称为“冷色”。为了便于比较，引入了相关色温（CCT）的概念。也就是当光源的色品与完全辐射体在某一温度下的色品最接近，即在1960CIE-UCS色品图上的色品差最小时，则该完全辐射体的温度称为该光源的相关色温R1。当纳米氧化镁含量逐渐增加时，白光LED的相关色温逐渐减低，也就是由高色温的冷色逐渐变为暖色。
4 结论
本文通过在白光LED封装硅胶里掺入纳米氧化镁来研究其对白光LED的四大性能指标。研究表明，纳米氧化镁的比重含量为1.75%时，能显著的提高白光LED的出光效率，但会降低其向光色温和显色指数。白光LED的四大性能指标，是一种此消彼长的关系。最重要的是，对于不同的照明环境的要求，选择合适的性能指标平衡点，充分发挥白光LED照明的优势。
参考文献
[1]李小红，柴储芬，王亚琴.LED芯片激发荧光粉合成白光照明光源显色性的控制[J].现代显示，2006，59（5）：44-48.
[2]Burgess. LED update： Alternate packaging improves white LEDs[J].Photonics Spectra，2005，39（7）：118-119.
[3]Jun-ho Yum， Soo-Yeon Seo， Seonghoon Lee.Y3Al5O12：Ce0·O5 Phosphor coatings on gallium nitride forwhite light emitting diodes[J].Electrochem.Soc.，2003，150（2）：47-49.
[4]钱可元，胡飞，吴慧颖.大功率白光LED封装技术的研究[J].SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONICS，2005，26（2）：118-120.
[5]王尔镇.高效率白光LED的技术开发[J].照明工程学报，2003，14（4）：23-31.
[6]苏锵，徐剑，张剑辉.GaN基发光二极管用的荧光粉及其制备方法[P].中国专利：141227l，2002.
[7]朱钧，张鹤，金国藩.一种基于RGB三基色LED的白光光源[J].光学技术，2007，33（6）：929-931.
[8]郑亚萍，王波.TiO2环氧树脂纳米复合材料的研究[J].合材料学报，2002，19（4）：11-13.
[9]张琦，田明，吴友平，刘力，童玉清，胡伟康，张立群.纳米氢氧化镁/橡胶复合材料的分散特性及分散机理[J].复合材料学报，2003，20（4）：55-57.
[10]吴启保，青双桂，熊陶，王芳，吕维忠，罗仲宽.大功率LED器件封装材料的研究现状[J].化工技术与开发，2009，38（2）：15-17.
[11]宋丽艳，付挂云，黄斌.有机硅透明树脂[J].江西化工，2005，56（1）：93-94.
[12]贾梦秋，邓海峰.耐高温有机硅树脂的合成[J].化工新型材料，2007，35（7）：46-48.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-4287575.htm
