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半导体发光二极管(LED)作为21世纪的新型固态光源,由于其绿色环保、体积小、响应速度快、使用寿命长等独特性能,被称为是“第四代绿色照明光源”。目前,商用的白光LED的实现主要通过荧光粉与硅胶混合均匀后,直接涂覆在蓝光芯片表面,但这种方法会导致荧光分层中仅有40%的光向外发射,60%的光反射回芯片[1],降低了器件的出光效率。同时,由于蓝色LED芯片散发的热量和短波辐射,导致芯片上封装荧光粉用的有机材料透光率下降,使得白光LED的寿命趋于缩短。由于荧光粉紧贴于芯片表面,芯片结温升高引起荧光粉胶温度升高,导致荧光粉性能劣化,从而降低荧光粉效率,致使发光效率降低,影响了白光LED的稳定性[2,3]。 本论文提出利用PC/YAG∶Ce荧光树脂来取代目前封装用的荧光粉来制备白光LED。由于聚碳酸酯(PC)树脂具有透光性高、成型工艺好、尺寸稳定和成本低等特点,在电子器件和光学领域都有广泛的应用。如果在PC树脂中掺入一定数量的YAG∶Ce荧光粉并加工成荧光树脂片,经与蓝光LED芯片封装得到白光LED,那么白光LED的可靠性就可以提高。 为此,本文将YAG∶Ce荧光粉、PC树脂微粉体混合,通过熔融共混和高温压模的方法并结合相关工艺制备出PC/YAG∶Ce荧光树脂样品。样品经减薄和抛光处理后,通过对样品进行扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光(PL)和透射光谱和等测试手段对荧光树脂样品进行分析,实验结果表明:荧光树脂样品在500nm~800nm的光谱范围有较高的透光率达76%,样品的主相为Y3Al5O12,在342nm和448nm有两个激发波峰,发射光谱在532nm有一宽峰,属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射,对应的荧光寿命在61.5ns左右。该荧光树脂样品封装得到白光LED器件在100mA驱动下的发光效率为118.83lm/W,荧光能量转换效率约为50.54%。 在24℃室温下,350mA电流驱动下进行老化性能测试,老化时间为700h,PC/YAG∶Ce荧光树脂封装的白光LED经过700h后几乎没有衰减,而传统封装的白光LED平均衰减了7.1%。PC/YAG∶Ce荧光树脂封装的白光LED色坐标由(0.3352,0.3552)迁移至(0.3335,0.3525),变化值很小。传统的硅胶混合荧光粉封装的白光LED色坐标由(0.3062,0.3084)迁移至(0.3114,0.3162),坐标(x,y)值均变小,变化值较大。 实验结果均表明PC/YAG∶Ce荧光树脂是一种可用于白光LED的新型荧光材料。