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LED荧光粉在封装端的可靠性验证

上传人:未知

上传时间: 2010-11-04

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  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致如下表:

封装胶水

气密性

环氧类

硅橡胶

硅树脂

  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,其得到的数值是很不准确的。因为可能机台设定加热温度为120℃,粉盘实际温度也为120℃,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:


项目

名称

作用

方案一

耐热性

验证荧光粉前期在瞬态时的耐高温性能

方案二

耐湿性

验证荧光粉的耐湿气性能

方案三

热稳定性

验证荧光粉后期在稳定状态时的耐高温性能

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。

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