白光LED荧光膜转换的色彩显示度的提升

现有的白光LED技术采用蓝色LED和黄色荧光粉的组合制造。当来自LED的蓝光与从荧光体发出的黄光混合时，感知白光。在这种装置中，重要的是光输出的颜色是均匀的，并且颜色是一致的。不同的设备之间。传统的磷光体分配方法通常用于制造该装置，其中环氧树脂浆料中的磷光体直接分配在LED管芯的顶部上。在制造过程中精确分配一定量磷光体的难度被广泛认可。此外，在分配过程之后发生另外两种现象。首先，在固化之前，磷光体趋于稳定下来（参见图1）。其次，封装材料也会收缩，在完全固化之前导致不同的铸造高度。这两个变化引起LED和磷光体之间的显着相互作用。铸造高度越高，磷光体的量越高，这导致白光更黄，因为更多的蓝光被磷光体转换。在更多荧光粉沉降到底部的情况下，看到蓝白色光（参见图2）。最终结果是从一个设备到另一个设备的颜色输出不均匀，导致沿着白色LED的色度图轴的颜色扩散很宽。

图1：LED横截面显示磷沉积。

图2：由于不同的铸造（不同量的磷光体）导致白光输出的图示。

基于胶片的方法有助于最小化白色的颜色扩散LED，从而提高制造产量并降低产品成本。在现有方法中，颜色扩散沿着色度图的轴线跨越0.04，而基于膜的方法能够将扩散减小到小于0.02。 （请参考图9中的实验结果）。

通过将LED和荧光膜放置在腔体内，确保了高效的光收集，混合和传输。通过避免直接接触，磷光体层受LED产生的热量的影响较小，从而保持磷光体材料的发射效率。当然，随着温度的升高，磷光体会降低转换效率，因此荧光膜与LED的距离越远，所经历的不良加热效果就越小。此外，通过将荧光膜嵌入腔体内，它是保护免受环境中已知会对磷光体产生不利影响的其他元素的影响。

将磷光膜嵌入两个封装层之间的另一个优点是确保热膨胀系数不匹配，这可以在不同层之间产生分层。

实验方法和讨论

聚合物粘合剂（硅树脂）中的磷光体通过使用刮刀刀片在基板上拉伸以产生磷光体膜。在该实验中使用载带作为基底。选择正确的硅树脂来生产具有良好表面特性的连续薄膜是生产具有一致薄膜厚度的荧光粉薄膜的重要步骤之一。

评估三种类型的硅树脂以确定最佳的硅树脂，以形成具有良好表面特性的连续薄膜：没有空隙或气泡。在该评估中使用有机硅A，因为它产生具有所需表面性质的优异薄膜。图3显示了使用不同类型硅树脂的荧光膜质量。

接下来，填充最高 - 磷光体比率与硅树脂混合以避免磷光体沉降。制造具有表1中所述厚度的全膜。使用Avago的Blue Moonstone装置在1cm光栅中扫描薄膜（图4），并测量相关色温（CCT）。结果表明，CCT为3000K或4100K的荧光膜由于薄膜厚度小而不均匀。由于较大的膜厚度，CCT为6500K或9300K的磷光膜更均匀。然后使用180μm的最佳膜厚度来制备磷光体膜用于随后的评估。

相关色温荧光比薄膜厚度薄膜均匀度6500K60％180μm均匀9300K60％180μm均匀3000K40％100μm不均匀4100K40％75μm不均匀表1：所需相关色温（CCT）的最佳薄膜厚度和荧光比率。图4：Avago的等轴测图Moonstone Power LED Star封装（ASMT-Mx09）。

首先将带有载带的荧光膜固定在粘合板上，然后用激光切割（图5）。

图5：转换器层在玻璃载体上处理并用激光切割。

图6说明了该实验的成功模型。 LED被放置在腔体内，并且从LED的一个端子到腔体底部的端子（未示出）形成引线接合。第一层密封剂放置在LED上方。放置磷光体膜使得一侧与第一密封剂接触。然后放置第二密封剂，使得磷光体膜的另一侧与其接触。结果，磷光体膜几乎接收所有蓝光并将至少一部分蓝光转换成黄光。如图7所示，空腔壁充当反射器，并在所需方向上引导蓝光和黄光的组合，以进一步改善颜色混合，从而增强发射白光的均匀性。

图6：Avago的Moostone LED封装中荧光膜组件的示意图。

利用所提出的组装方法，将磷光体膜放置在靠近管芯的位置，允许蓝色LED发出的蓝光看到一致的磷光体厚度。因此，蓝色到黄色的转换是一致且均匀的。蓝色与黄色光的均匀比率产生更一致的感知白光的最终结果。如图8所示，目前“装箱”白光LED的做法只是一种解决方案，可以管理白色和色彩的变化，这是当今制造工艺的结果。低效的装箱过程给制造商带来了低的产量，因为丢弃了不适合所需颜色箱的LED。到目前为止，还没有解决方案来解决这种方法产生的供应链风险浪费。图9所示的结果表明，当前色散沿色度图的轴线跨越0.04，而荧光膜方法能够将扩散范围缩小到0.02以下。

图8：白色LED颜色分档

图9：颜色分布与点胶与荧光膜的比较

结论

采用荧光粉的薄膜可以增强白色LED的颜色一致性材料均匀地掺入GaInN基白色LED中。将磷光体结合到膜中提供了准确且一致的量。当蓝光“看到”一致的荧光粉层时，实现了一致的色彩转换效果;因此，保持蓝光和黄光的比率，导致一致的白光感知。该技术使制造商能够控制色温并最大限度地减少生产差异。与传统的基于磷光体的白光LED相比，荧光膜转换的色彩一致性提高了50％。

磷光膜被证明可以实现窄色度分级。但是，由于受到当前流程的限制，因此需要进一步增强同质性。