真明丽:远程荧光粉器件制备方法与应用

摘要:自日亚发明蓝色芯片+YAG荧光粉产生白光后,白光LED陆续进入人们的生活,但是由于荧光粉附着在LED表面,LED发光的同时产生的热量会导致荧光粉的衰减,因此开发出远程荧光粉器件势在必行。真明丽封装研发中心日前研发出远程荧光粉器件制造方法,将制成的远程荧光粉器件用于LED照明领域,将大大提高LED灯具的可靠性。

一、    远程荧光粉器件原理
LED 远程荧光粉器件,将复合荧光粉精确地附着在基板上,与蓝色LED 光源分开,独立的荧光粉在蓝色光线的激发下发光。


由于荧光粉与光源分离,荧光粉温度较低转换效率高(温度系数),降低荧光粉衰减,整个LED照明系统可靠性更高,光衰更小。
LED 荧光粉在蓝光的激发下,能级跃迁后自体发出不同颜色的光,如图下图所示。


 
 


不同种类的LED荧光粉的最佳激发波长不一样,铝酸盐YAG荧光粉在460 nm左右的激发效率最高;黄色硅酸盐荧光粉在小于455nm的蓝光激发下转换效率较高;橙色硅酸盐、红色氮化物荧光粉在整个蓝光波长范围内都有较高的转换效率。


 

 

远程荧光粉器件是由不同种类的荧光粉混合涂覆而成,在462nm左右的转换效率较高。

 


 


二.远程荧光粉硅橡胶的制备
原材料:1.甲基乙烯基聚硅氧烷(分子量65万。乙烯基含量0.18%)
          2.甲基乙烯基聚硅氧烷(分子量65万。乙烯基含量0.03%)
          3.六甲基二硅氮烷
          4.二甲基二乙氧基硅烷
          5.高含氢硅油
          6.硬脂酸丁酯
          7.气相白碳黑(比表面积300m2/g)
          8.荧光粉(不同厂家或者不同类别)
          9.过氧化物硫化剂(YY-C-8B)或者铂金双组份硫化剂PL-10A/TM-10B
所需设备:
1.真空捏合机(5L)
2.开炼机K160A
3.平板硫化机
4.拉力试验机
5.橡胶硬度计
6.橡胶厚度计
7.行星搅拌机(2L)

 

基础硅橡胶载体的制备:
将两种不同乙烯基含量的甲基乙烯基硅氧烷1000G按照(3;2质量比)投入5L真空捏合机中,搅拌10分钟投入气相白炭黑300-500G,六甲基二硅氮烷30-50G,二甲基二乙氧基硅烷5-10G(分批投入)搅拌均匀后升高温度140度,真空-0.08MPA热处理2小时,而后将高含氢硅油10-15G,硬脂酸丁酯2-5G投入真空捏合机中,真空搅拌20分钟。冷却出料。


 
 

荧光粉的化学处理:
按照比例将荧光粉100G,无水乙醇500G,  KBM-602偶联5G ,KBM-792偶联剂10G投入2L行星搅拌机中加热100度,真空-0.08MPA搅拌热处理2小时。处理后产品投入漏斗过滤液体后将产物放在玻璃皿中100度加热2小时得产物密封储存待用。


 

 

远程荧光粉硅橡胶的制备:
将以上制备的基础硅橡胶载体1000G放在开炼机上薄通均匀,然后将处理后的荧光粉30-100G投入载体中反复薄通10遍,最后加入自产硫化剂(YY-C-8B)20G或者铂金双组份硫化剂(PL-10A/TM-10B)25G在开炼机上反复薄通均匀10遍。


 

 

模具成型:
将加硫化剂和荧光粉的混炼胶放入模具中170度5分钟成型。
 



三.     使用远程荧光粉器件的优势
1.使用远程荧光粉器件,由于荧光粉远离热源,荧光粉温度较低转换效率高(温度系数),降低荧光粉衰减,提高了整个系统的寿命。

2.远程荧光粉器件相比传统LED照明系统提高了30%的光效,使温度更低,最大程度的利用了光子,减小了光扩散。


 
 

使用远程荧光粉器件灯具由于不需要使用磨砂板,提高了灯具的出光量,使得灯具的系统光效比传统LED封装灯具高30%。
 
 


3.远程荧光粉器件灯具只需要封装蓝光LED,解决传统白光LED灯珠色Bin过多问题,减少了库存,降低生产成本。
4.远程荧光粉器件使固态照明实现前所未有的设计自由,可以定制生产不同形状、尺寸、色温、显色性远程荧光粉器件。
 

四.     远程荧光粉器件光衰试验
1.    85℃点亮6000小时后,光通量变化< 2%,如下图所示。


 

 


2.    85℃点亮6000小时后,CIE x变化<0.001,CIE y 变化<0.002
 

 

五.    应用
主要应用于LED球泡灯,LED蜡烛灯,LED筒灯,LED日光灯管等。


总结:真明丽远程荧光粉器件已成功量产,目前已成功应用于LED球泡灯,LED蜡烛灯等灯具,未来将进一步扩大使用领域。远程荧光粉器件以其优越的性能必将为LED封装和应用带来一场新的革命,为LED照明普及做出应有的贡献。另外,真明丽封装厂LMDM系统为客户提供完整的应用解决方案。
 

文章来源:真明丽封装研发中心    刘英杰 许永现 赵玉喜

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