白光LED正朝着更高光效、更好光色品质、更高封装密度和更高信赖性方向发展。其中的氮化物红色荧光粉的性能直接影响到白光LED的光效、色温、显色指数以及使用寿命，特别是其抗高温高湿性能的优劣对于中高功率器件的光效维持率及抗色漂性能起着至关重要的作用。
博睿光电发布了全新系列的红粉产品，在抵御高温高湿环境侵蚀方面表现出良好的稳定性，对改善中高功率白光LED器件的信赖性起到重要的支撑作用。
中高功率器件内部的工作环境变化对荧光粉信赖性提出更高要求
纵观白光LED技术的发展历程，封装结构从直插式、塑料半包式到表面贴装型(SMD，细分为PPA、PCT和EMC等)再到集成型(COB)和大功率陶瓷封装，同时为了满足通用照明的要求，显色指数不断提升。白光LED正朝着更高光效、更好光色品质、更高封装密度和更高信赖性方向发展。
荧光粉和芯片是构成白光LED器件的核心部分，特别是随着白光LED器件的功率密度不断提高，其中氮化物红粉的信赖性极为关键，该性能优劣将对于白光LED光效维持率及抗色漂性能影响显著，进而影响到成品的使用寿命。随着EMC、WLP、CSP等新型封装结构的不断发展，同时也伴随着封装密度和输入功率的大幅上升，芯片发出的蓝光光子密度急剧增加，荧光粉在激发过程中因非辐射跃迁释放的热量导致荧光粉颗粒本身温度急剧升高。据本课题组的前期研究，仅此一个因素就可能导致荧光粉颗粒温度升至200℃左右，远高于芯片结温(120℃)，考虑到荧光粉同时还受到高密度蓝光的辐照和芯片热传导的作用，进一步推高荧光粉颗粒本身的温度(约在220℃左右)，也就是说，自荧光粉颗粒与胶体界面至胶体内部形成了一个非常陡的温度梯度。由此因荧光粉本身存在的热猝灭即会导致热平衡态时的光效大幅下降，高达15%以上。伴随着芯片技术不断提升，芯片尺寸还将不断减小，光效和功率密度进一步提高还将进一步加剧上述问题。
图1 荧光粉颗粒周围的温度场梯度示意图
与此同时，更值得关注的是，透过封装胶体浸入的水气与荧光粉自身的高温形成的高温高湿环境是荧光粉必须面对的更为严峻的考验。目前高显色白光的荧光粉技术方案中，铝酸盐黄绿粉(包括LuAG和Ga-YAG)具有良好的化学稳定性，其中LuAG因其在热猝灭特性方面的优异特性，因此在制作高功率器件或者对信赖性要求特别高的场合时，LuAG绿粉就成为首选。而对提升显指起着至关重要的氮化物红粉(包括SCASN和CASN两个系列)在高温高湿作用下则面临极为严峻的挑战。日本NIMS的Jie Zhu在2015年的J. Mater. Chem.上发表的论文中提出了CASN红粉在水汽作用下的反应机理及其劣化机制，即在H2O作用下，(Sr,Ca)AlSiN3:Eu中的N元素被浸入的H2O氧化，在形成(Sr,Ca)Al2Si2O8和Ca(OH)2 的同时，还放出了氨气，具体反应式如下【1】，即(Sr,Ca)AlSiN3:Eu红粉在水汽作用下，在基质物相发生转变的同时激活剂离子Eu2+也被氧化成Eu3+，从而导致荧光粉的发光性能的严重劣化。
2(Sr,Ca)AlSiN3(s) + 10H2O(g) → (Sr,Ca)Al2Si2O8(s) + 6NH3(g) + Ca(OH)2 (s)
高温高湿性能测试评价
为了对红粉信赖性方面的性能进行准确评价，本研究中对高温高湿蒸煮的实验条件进行了调整，即将加热温度控制在125℃左右，从而使得荧光粉在相对温和的蒸煮条件下缓慢发生劣化，通过适当延长蒸煮时间，从而可以更为细致的研究红粉的劣化行为。具体的蒸煮处理条件为0.18MPa、100%RH和125℃，评价包括两部分：一部分是直接将荧光粉进行蒸煮处理，每隔时段取出部分荧光粉样品，进行微观形貌及色漂对比测试;第二部分是将待测的几种荧光粉采用相同的封装形式进行封装，制作成灯珠，再将灯珠置于上述环境中进行老化，并测试灯珠经过不同处理时间后的指标。最后通过综合上述两个方面的测试数据对氮化物红粉信赖性优劣的快速评价。下表中列举出来本研究收集到国内外几家主要荧光粉企业的红粉产品。
