功率型白光LED內(nèi)外相結(jié)構(gòu)熒光粉平面涂層研究.pdf

1、發(fā)光二極管(LED)以其眾多的優(yōu)點(diǎn),從它剛問世,就受到了各國政府和各大企業(yè)的重視。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、加工工藝等的發(fā)展,LED的發(fā)光效率在不斷提高,而生產(chǎn)成本下降,在越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域里,都顯示出了LED杰出的特性。1993年,第一只藍(lán)光LED出現(xiàn),1996年,第一只白光LED出現(xiàn),使得LED的色彩在整個(gè)可見光的范圍內(nèi)都得以實(shí)現(xiàn)。白光LED的發(fā)光效率不斷提高,使白光LED的應(yīng)用領(lǐng)域,從傳統(tǒng)的指示領(lǐng)域向照明領(lǐng)域轉(zhuǎn)移,將取代白熾燈(Incand

2、escent Lamp)和熒光燈(Fluorescent Lamp)成為第四代光源。正因如此,使得白光LED的研究成為熱點(diǎn)。目前,制造白光LED的最常用的方法是在藍(lán)光LED芯片的表面上涂覆一層黃色熒光粉(YAG:Ce3+),但涂覆熒光粉的方法一般采用傳統(tǒng)的點(diǎn)膠工藝,這種方法有幾個(gè)明顯的不足之處:一是生產(chǎn)效率不高,不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)上的批量化生產(chǎn);二是粉層形狀不規(guī)則,外形呈拱圓形,直接導(dǎo)致了單顆白光LED出光在空間的分布不均勻,人眼在白光范

3、圍內(nèi)是很靈敏的,能分辨的空間色溫差異閾值是50～100K,分辨出色度坐標(biāo)為0.01的差別;三是器件間的一致性得不到保證,同一批產(chǎn)品可能會(huì)有很大的差異。正是以上原因,制約了白光LED整體性能的提高。于是,我們開發(fā)了一種新穎的熒光粉平面涂層技術(shù),采用粉漿法,基于水溶性感光膠的熒光粉平面涂層技術(shù)在藍(lán)光LED的芯片表面上得以實(shí)現(xiàn)。這種以水為分散劑,又以水為顯影劑的感光膠,降低了成本,而且性能優(yōu)良。本論文正是針對(duì)上述問題,提出了一種新的基于水溶性

4、感光膠平面涂層技術(shù),優(yōu)化了工藝參數(shù),提高了功率型白光LED的整體性能。本文的主要工作和相關(guān)結(jié)論如下:1.研究了基于PVA+ADC水溶性感光膠感光特性,并論證了該感光膠既可以用UV作為曝光光源又可以用藍(lán)光芯片自曝光的可行性,并說明了自曝光的優(yōu)點(diǎn);2.以白光LED的出光光效和光均勻性作為考核指標(biāo),對(duì)含有熒光粉感光膠懸浮液(粉漿)的配方進(jìn)行了優(yōu)化,通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果,證實(shí)了這種優(yōu)化方案是切實(shí)可行的。典型的參數(shù)是:在粉漿中,PVA的濃度為2％,A

5、DC為0.02%,熒光粉為250mg/ml;3.提出了一種多層多相結(jié)構(gòu)的熒光粉涂層新思路,即PVA與硅膠組成內(nèi)外相,在藍(lán)光芯片表面先涂預(yù)涂層的結(jié)構(gòu),并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高器件的特性,具有可行性:4.對(duì)PVA與硅膠乳狀液感光膠的穩(wěn)定性進(jìn)行了探索,認(rèn)為PVA在感光膠中,既是熒光粉層的成膜劑,同時(shí)也是形成具有內(nèi)外相結(jié)構(gòu)的乳化劑,有利于硅膠和水的混合液體的穩(wěn)定性。另外,在乳液中加入適量的非離子型或陽離子型表面活性劑,更能提高乳狀