LED因其節能、環保和安全等優勢,已經在普通照明和背光市場得到廣泛應用,并向品質和性能要求更高的車用領域滲透,目前LED相關產品已能應用于車頭燈、晝行燈、方向燈、尾燈、車內燈等等。車頭燈和晝行燈為白光,而轉向燈則為琥珀色。一般琥珀色LED封裝為AlGalnP芯片上封環氧或者硅膠等透明有機材料作為保護,這種結構面臨傳統封裝的普遍問題:有機材料因熱老化,光源亮度隨之下降。另外,AlGalnP芯片受熱會出現色點漂移及發光效率下降問題,這是琥珀色LED封裝技術面臨的最為突出的兩個挑戰。
針對以上問題,來自韓國三星和國立公州大學的研究人員提出了一種新的解決方案。他們將Ca-α-SiAlON:Eu熒光粉和SiO2–B2O3–RO(R=Ba,Zn)玻璃粉混合后燒結成致密的玻璃熒光粉片,然后用這種片結合藍光芯片封裝成發琥珀色的全轉換LED(PiG Amber),從而避開AlGalnP芯片色點漂移和效率低的棘手問題,而無機玻璃介質取代有機封裝材料可以獲得更高的高溫高濕環境下的信賴度。
車用封裝新技術:玻璃熒光粉用于提升琥珀色LED信賴度
研究人員首先制備粒徑約11μm的Ca-α-SiAlON:Eu粉體,這種熒光粉可被450nm左右的藍光激發,峰值波長591nm,并且在800℃的高溫環境仍然能維持初始水平的發光強度。而SiO2–B2O3–RO(R=Ba,Zn)玻璃的玻璃化轉變溫度在590℃,這就意味著二者的混合粉體可以在700℃左右的溫度燒結成型而不會影響熒光粉的發光性能。通過優化氣壓燒結(GPS-Gas Pressed Sintering)工藝和配方,得到熒光粉含量40%,厚度180μm玻璃熒光粉片,采用藍光芯片封裝后在350mA電流驅動下色純度可達96.2%,亮度88lm.
車用LED因涉及駕車人安全和更高品質要求,需要經受更為嚴苛的信賴度測試。研究人員依照AEC-Q101測試標準對比了普通硅膠封裝和玻璃熒光粉封裝在85℃/85%溫濕條件下的光通維持率。結果顯示,在結溫約150℃,1A電流操作條件下,硅膠封裝LED老化250小時候亮度下降10%,500小時候僅為初始光通量的40%,而玻璃熒光粉封裝LED老化1000小時候亮度仍然維持在97%以上水平。
這種藍光激發玻璃熒光粉片的封裝形式為解決普通琥珀色LED熱瓶頸提供了新思路,有很大商業化潛力。研究結果已于2016年3月29日以全文形式出版于最新一期《光學快報》上。
(審核編輯: 滄海一土)
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