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1、led（Light Emitting Diode）是一种发光组件，其结构实际上是一个半导体 的PN结，基本的工作机理是一个电光转换过程。即当一个正向偏压施加于PN 结两端，由于PN结势垒的降低，P区的正电荷将向N区扩散，N区的电子也向 P区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。对于一个真实的PN结型 器件，通常P区的载流子浓度远大于N区，致使N区非平衡空穴的积累远大于 P区的电子积累（对于NP结，情况正好相反）。由于电流注入产生的少数载 流子是不稳定的，对于PN结系统，注入到价带中的非平衡空穴要与导带中的 电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，从而达到发光的效果。LED 有工作寿命
2、长、耗电低、响应时间快、体积小、重量轻、耐冲击、易于调光、 调色、可控性大、绿色、环保等优点，可预期将被广泛地应用在很多光源市场。 特别是贴片式白光LED，其在应用端的可应用于背光、装饰以及照明等方面， 而且其未来的应用市场将会日趋扩大普及，并逐渐延伸至其它领域。随着贴片式白光LED （主要原物料如下图一）的广泛使用，荧光粉已成为 不可或缺的一部分；大量厂商已经嗅到这个商机（贴片式白光LED封装成本结 构如下图二，该信息出自韩国Displaybank）并开始往荧光粉生产方面发展， 导致市场上的荧光粉品牌层出不穷。Die0.3faPho5phcrl L.6%Qo4d Wre2 収znsr Ood
3、&j4.9%.Enc5iJalJDnB5.?OtheisP 3.3%LED荧光粉亦可称为稀土荧光粉。因为稀土元素原子具有丰富的电子能级, 稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，从而JK?衍riMU D眄mm; 1 phi 空如砥获得多种发光性能（如下图三）：Photbphysicalin VfQlCUlr SystemCc-也.呻呼国半詡锻照閘刚 r&hina-led,netLED荧光粉按制备方法大致可分为：高温固相法、燃烧合成法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法、化学共沉淀法；其中大部分荧光粉厂商主要使用固相反应法来制备荧光粉（各制备方法优缺点大致如下表）。制备
4、方优点缺点法工艺简便合成温度咼，能耗大高温固相法荧光粉纟口日日好产物团聚严重亮度高颗粒粗大燃烧合成法反应时间短产物物相不纯合成温度低荧光粉亮度低溶胶-凝胶成分均匀工艺复杂，反应周期长法反应活性高荧光粉结晶差合成温度低亮度低颗粒中间存在空腔，易塌成分均匀陷喷雾热解法球形颗粒颗粒表面存在微孔分散性好使用有局限性，对设备要易控制纯度、粒度水热合成法求高荧光粉亮度低化学共沉淀混合均匀，合成温度低工艺不够成熟法工艺简便，适宜工业化生产产物易出现团聚现象LED 荧光粉按颜色大致可分为：蓝色荧光粉、绿色荧光粉、黄色荧光粉和红色荧光粉，其中黄色荧光粉的应用占主要部分（各颜色荧光粉的的应用方式大致如下表）。颜
5、应用方式色分类UV 芯片+蓝色荧光粉+绿色荧光粉+红 蓝色荧光粉粉荧光粉蓝光芯片+绿色荧光粉+红色荧光粉 绿色荧光粉蓝光芯片+绿色荧光粉+黄色荧光粉蓝光芯片+绿色荧光粉+红色荧光粉 红色荧光粉蓝光芯片+红色荧光粉+黄色荧光粉黄色荧光粉 蓝光芯片+黄色荧光粉荧光粉按成分大致可分为：铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉、氮化物（或氮 氧化物）荧光粉、硫化物荧光粉，其中铝酸盐荧光粉、硅酸盐荧光粉的应用占 主要部分（各成分荧光粉的激发效率大致如下表）。激发效率成分分类铝酸盐优硅酸盐优氮化物/差氮氧化物硫化物 优一般情况下，荧光粉的评估项目包括效率评估、色度评估、可靠性评估以 及其它相关参数的评估，其中大部分LE
6、D封装厂商将效率评估，色度评估做为 评估重点；按目前市场状况，由于各荧光粉厂商的制程技术能力不同，其产品性能也 各有优缺点。当然，也有部分商家为了追求暴利，在荧光粉里面添加部分有机 粉末或是无机盐（例如硫化物），以次充好。因此，荧光粉的评估重点已不再 单单局限于荧光粉自身的效率及色度，其自身的可靠性评估也变得越来越重要 了。现阶段相关行业组织在2009年11月17日出台了相应的标准对荧光粉生 产进行规范（中华人民共和国电子行业标准SJ/T 11397-2009半导体发光二 极管用荧光粉），其正式执行时间为2010年1月1日。该标准规定了半导 体发光二极管用荧光粉相关的名词术语及其定义，还规定了
7、半导体发光二极管 用铝酸盐和硅酸盐荧光粉的要求、试验方法，检测规则及标志、包装、运输和 贮存要求。但个人认为，此标准其实更适用于荧光粉生厂商对自身产品的验证，却不能更好的指导LED封装厂对荧光粉可靠性的验证。那各贴片式LED封装厂如何在众多的荧光粉品牌之间选择稳定性较好的荧光粉产品；在此，个人提出以下四个荧光粉稳定性验证方案，以供大家讨论：A、荧光粉的耐热性验证：大家可能会遇到这样的问题，有部分终端客户反应我们的产品在经过REFLOW之后，其色温发行偏移；那此偏移到底是由于何种物料造成？是否与荧光粉有关？这是很难分解出各种原物料并来做分析的。那我们应该如何在前期来确定荧光粉其自身的耐热性能呢？
8、大家都知道，荧光粉在被封装成SMD成品时，需要经过150C左右的烘烤成型，而且终端客户使用时，SMD成品会经过REFLOW组装到PCB 上,其回流焊最高温度是260C。也就是说，荧光粉在前期使用的时候，其经受的最高温度是260C。所以，我们可将耐热实验的温度设定在260C。从以上可知，我们有以下两个验证方案可以选择：方案一 方案二将荧光粉放置于260C的烤箱里直将荧光粉放置于REFLOW中烘方案内容接烘烤烤加热方式恒温加热马鞍型曲线加热加热曲线如图四如图五（该信息出自JEDEC）优点可持续加热接近客户使用方法mw 2B 弼WO亠MB m j-Mo -：|.-由于我们的终端客户实际使用的也是马鞍
9、型的温度曲线，故为能更好的模 拟客户的使用方法，使用方案二来验证荧光粉的耐热性是最佳的选择。也许在 您进行此项实验之前，您的荧光粉供应商会对您说，荧光粉的烧结温度在 1000C以上，所以用260C烘烤荧光粉是没有必要的，无论烘烤多少时间荧光 粉都是不会分解的。但大家不要忘了，荧光粉制程中还有多道后处理工序（如 包膜），其经过后处理工序后的荧光粉颗粒，是否也可以承受260C乃至1000C以上的烘烤而不影响产品的激发效率？如果该荧光粉中添加了其它物质，那此 物质是否可以承受260C而不分解？这就要看各家的后处理工艺如何了。以下是我司采用日东八温区无铅回流焊（上八下八温区）做的相关实验， 其中图六是
10、可靠性较好的荧光粉样品，图七是可靠性较差的荧光粉样品，实验 证明，采用这方案可以有效验证荧光粉可靠性。图六B、荧光粉的耐湿性验证:我们的终端客户在应用产品的时候，其周围的环境是有一定湿度的，那如 果我们的产品发生色温偏移时，那此种情况是否是由于荧光粉自身造成？而我 们应该如何在前期就将荧光粉的耐湿性验证做好？通常情况下，当荧光粉与封装胶水充分混合固化后，封装胶水本身会起到 一定的防潮隔湿作用，从而保护荧光粉不受水解。但每一款封装胶水自身都有 一定的气密性，即水汽可以不同程度的渗透到封装胶体内部，与荧光粉发生相 关反应；所以其荧光粉的耐湿性性能，受封装胶水气密性的影响很大。现有封 装胶水气密性大
11、致如下表：封装胶水气密性环氧类优硅橡胶差硅树脂中由于各封装胶水气密性不同，所以用相同款荧光粉进行耐湿性验证时结果也会不同。这样我们就无法更客观的来验证荧光粉的耐湿性能；为了更客观的验证荧光粉（包括可能添加的物质）的耐湿性能，我们有两 种方案来选择。一是将荧光粉放置于中性水里浸泡，二是将荧光粉放置在高湿 （90%RH ）机里储存。采用第一种方案验证时，其湿度可看成是100%RH，但此 种方案对荧光粉来讲比较苛刻（特别是硅酸盐荧光粉，从目前我司的实验结果 来看，如下图八，几乎所有荧光粉厂商的产品均无法通过此项实验的）；采用 第二种方案验证时，其水是以气态的形式与荧光粉接触，也更接近实际产品失 效的
12、机理。（即使是硅酸盐荧光粉，从目前我司的实验结果来看，如下图九， 发现一些国外荧光粉厂商的产品在同行业对比中，其耐湿性能较好）C、荧光粉的热稳定性测试荧光粉的耐热性不同于热稳定性，耐热性偏重于荧光粉的前期性能，相对 来讲是一个瞬态性验证；而热稳定性则偏重于荧光粉的后期性能，是一个相对 较长期的验证；虽然现在业界有些荧光粉测试仪可测试出荧光粉样品在不同温 度下的激发效率，但大多数测试仪只是采用对样品粉盘底部加热；而实际上， 荧光粉测试仪在测试样品时，是通过接收样品粉盘表面荧光粉激发出来的光谱 （原理如图十所示）；由于荧光粉本身的导热系数相对较差，如果采取只加热 粉盘底部的方式去测试荧光粉样品，其
13、得到的数值是很不准确的。因为可能机 台设定加热温度为120c，粉盘实际温度也为120C，但粉盘表面荧光粉则是 远低于这个温度的。而相对较好的方式是采用空间加热，即将整个粉盘放于热空气中，使粉盘 表面的荧光粉样品充分受热。这种方式的测试结果就比较准确。但相对的设备 费用会较昂贵。如LED封装厂进行此项验证，其前期设备投入成本则较高。所 以较合理的验证方案是将荧光粉充分混合封装胶水固化成成品后，再进行高温 老化。（当然，使用此方案时验证时，应使用信赖性较好的芯片及气密较好， 抗衰减性能较好的封装胶水等原物料），经过一定的老化时间再对比其衰减数 据（通常情况下是老化1000HRS）。D、荧光粉的抗紫
14、外性能测试 现业界大部分LED都是通过蓝光芯片加荧光粉组成白光，但蓝光芯片本身在紫 外部分存在一定的能量，其芯片波段越短，紫外部分的能量会越多，而荧光粉 本身会吸收部分的紫外能量并转化为可见光（如图十一）。当荧光粉吸收紫外能量的时候，其也会加速荧光粉自身的老化，特别是 在荧光粉的后处理技术较差，荧光粉中添有部分有机粉末或是无机盐（如硫化 物）等物质时，其抗紫外性能就更显得重要了。综合以上四个方案，其各自特点如下表:名称 作用项目验证荧光粉前期在瞬态时的耐高温性方案一 耐热性能方案二 耐湿性 验证荧光粉的耐湿气性能验证荧光粉后期在稳定状态时的耐高方案三 热稳定性温性能方案四 抗紫外性 验证荧光粉抗紫外能量的性能荧光粉的耐热性、耐湿性、热稳定性、抗紫外性等四个性能决定了荧光粉 可靠性能的好坏,只有这四个性能达到一定标准，那才能满足白光 LED 的使用 要求。希望大家能在众多的荧光粉厂商中评估出最适合产品用的荧光粉。
