1、螢光材料,Phosphor Material For LEDs Package,LEDs 發(fā)光二極體用螢光粉,元砷光電科技股份有限公司 South Epitaxy Corporation,熱放射與螢光放射,A:熱放射: 溫度愈高放射能隨之增加,(電燈泡、紅外光),B:螢光放射: 物質受外界能量激發(fā)而產生光放射之現 象；其發(fā)光溫度低故亦稱為冷光,(雷射、顯示器、發(fā)光二極體、影視設備、有機系螢光),日光燈,Blue LED + Yellow Phosphor,人工電光源大致分為下述四類:,A:熱輻射發(fā)光: 鎢絲燈,鹵素鎢絲燈,B: 氣體放電發(fā)光: 1.低壓水銀燈(螢光燈) 2.低壓鈉燈 3.高壓汞

2、燈(HID燈) 4.高壓鈉燈(HID燈) 5.金屬鹵化物燈(HID燈),C:場致發(fā)光:某些特殊螢光粉,位於足夠交流電場中被激發(fā)發(fā)光, 壽命長,省電.輝度有待加強.,D:半導體發(fā)光: 利用矽晶或氮化鎵材料界面能階來發(fā)光, 壽命 長,省電.,A:不需螢光粉: 本體發(fā)光. 燈具: 鎢絲燈, 鈉燈, 氦, 氖燈等,B:有機螢光粉: 壽命短, 色彩多. OLED:手機 PLED:技術開發(fā)中.,C:無機螢光粉: 壽命長, 色度穩(wěn)定. 燈具: 日光燈, 省電燈炮. FED陰極燈管. 顯示器:如電視機. LED: 封白光照明. EL:汽車儀錶板. PDP: 電漿電視.,其他各類顯示器及照明用燈:,燈源發(fā)光效率

3、比較,白光發(fā)光二極體之優(yōu)點,於極低電流( 20mA )下之發(fā)光特性，其色溫( 8000K )可媲美太陽光色之日光燈，色彩再現度接近高性能之日光燈(三波長型) 平均每個亮度為1瓦或是5流明，兩個即可超過汽車室內燈(8流明) 和傳統(tǒng)以三原色發(fā)光二極體晶體組成之白光發(fā)光二極體之元件比較，其構造簡單，製造成本可以降低一半，並且毋需擔心因個別單色發(fā)光二極體劣化而顏色不均勻問題 其用電量低，可節(jié)省能源，未來可應用於：汽車操作儀表板周邊裝置、液晶背光、室內照明、筆記型電腦顯示器掃描器、傳真機與軍事照明等用途,Blue LED + Yellow Phosphor 白光發(fā)光二極體之優(yōu)點,A: Blue LED-

4、chip : IVa=3040, 5060, 60100 mcd,B: Blue LED-chip + Yellow Phosphor IVb=500600, 650900, 9001200 mcd,IVb/IVa=1015倍亮度增益.,LED白光的封裝取決於Blue LED chip Power及 Phosphor的轉換效能.,SEC 開發(fā)螢光粉產品介紹: 藍光LED450nm485nm封裝白光用YAG螢光粉 開發(fā)不同螢光粉與不同波長LED封裝成多色光LED. 如LED 455 波長激發(fā)之粉紫光螢光粉. Non-YAG螢光粉, 非Nichia專利YAG螢光粉. EPD-010, 螢光粉專用調

5、用膠, 抗沉降. SMD- Molding Compound 膠餅. UV-430370nm波長激發(fā)之Red, Green,Blue三色螢光粉及 W-650封白光螢光粉.,產品: LED藍光Chip封裝用黃色螢光粉 說明: 450 475nm藍光發(fā)光二極體封裝用黃色螢光粉 利用高亮度藍光450 475nm發(fā)光二極體配合發(fā) 黃光之釔鋁氧石榴石Y3Al5O12, Yttrium Aluminum Garnet (YAG)結構螢光粉製作白光發(fā)光二極體。其發(fā)光原理乃利用黃光與藍光為互補色光，混合色光成高亮度白光。 產品編號: NTP-5000系列。,藍光LED 450nm475nm封裝白光用YAG螢光

6、粉,YAG產品編號: NTP-5000系列 Chip/mcd -3040, 5060/mcd NTP-5000SD 適用波長 472nm , 475nm NTP-5010SD 適用波長 470nm , 472nm NTP-5012SD 適用波長 468nm, 470nm NTP-5011SD 適用波長 465nm, 468nm NTP-5020SD 適用波長 463nm, 465nm NTP-5025SD 適用波長 460nm, 463nm NTP-5030SD 適用波長 458nm, 460nm NTP-5035SD 適用波長 455nm, 458nm NTP-5040SD 適用波長 450

7、nm, 455nm NTP-5060SD 適用波長 445nm, 450nm,螢光材料系由主體晶格( host lattice，H )與活化中心 ( activator，A )構成，有時還有輔助活化劑 ( co-activator，coA )或稱爲增感劑。 (1)主體晶格:在激發(fā)過程中扮演傳送能量的角色。 例如:Y3Al5O12:Ce3+中的Y3Al5O12。 (2) 活化中心:可以活化主體晶格。 例如:Y3Al5O12:Ce3+中之Ce3+。,螢光材料之主體,主體晶格(host lattice):ex:YAG:Ce3+中的YAG 活化中心(activator):ex:YAG:Ce3+的Ce3

8、+,R. C. Ropp, “Luminescence and the solid state”, Elsevier Science Publishers, B. V., The Netherland (1991).,螢光:激發(fā)態(tài)電子直接以放光之形式回到電子基態(tài) 磷光:激發(fā)態(tài)電子經系統(tǒng)間跨越轉移至三重激發(fā)態(tài),以放光之形式回到電子基態(tài),螢光,磷光,三重激發(fā)態(tài),光激發(fā)光系統(tǒng)分子能階示意圖,螢光物質的發(fā)光原理,活化中心於發(fā)光過程所扮演之角色,輔助活化劑於發(fā)光過程所扮演之角色,螢光粉體發(fā)光示意,輔助活化劑與活化中心之間的能量轉移示意圖,輔助活化劑,活化中心,增感劑系統(tǒng)的螢光發(fā)光原理,螢光體發(fā)光中心的基

9、態(tài)位能,發(fā)光現象之激發(fā)與放射過程,基態(tài),激發(fā)態(tài),螢光體的發(fā)光過程,Solid State Reaction 生產製程:固態(tài)反應法,Sintering LED)發(fā)光原理,YAG螢光粉受到藍光發(fā)光二極體之藍光照射後發(fā)出黃光，此黃光與原有二極體之藍光混合後即可產生白光,日亞 LED封裝基本模式,samsung,Feb.2004,光磊 ?,人眼對進入視網膜的任何二種色光, 具有加色混合的能力, 進而產生光的二次色:例如,紅色光+藍色光=洋紅色光 綠色光+藍色光=青色光 紅色光+綠色光=黃色光,光三原色: 紅色光, 藍色光, 綠色光,洋紅色光+綠色光=白色光 紅色光+青色光=白色光 黃色光+藍色光=白色

10、光,可產生白色光之二顏色稱光之互補色, 總共有三組:,光與視覺概論,R,G,B 混光原理,RGB螢光體的表色(Y，x，y)分別如下: R螢光體:(YR，xR，yR)G螢光體:(YG，xG，yG)B螢光體:(YB，xB，yB)有關白色目標色度座標W(xW，yW) 的各Y刺激值比率(YR，YG，YB) ，根據加法混色法則下列關係就能成立 Y:YG:YB=,4,1,3,R,G,B螢光體的色度調整方法,InGaN（藍） InGaN（藍綠） InGaN（綠） GaP:N AlInGaP AlInGaP InGaN/YAG（白）,白光LED的色再現範圍,7,6,4,5,1,2,3,為何須調整螢光粉之波長?

11、,A:可藉由控制主體晶格及活化劑而設計各式各樣具發(fā)射各種波長之螢光體。 B:所以設計螢光體時需考慮主體化合物、活化劑、抑制劑的選擇。,YAG螢光粉使用說明,A: YAG螢光粉是針對LED構裝所研發(fā)的, 封白光用螢光粉。 B: YAG螢光粉在常溫儲存時具有很好的 安定性, 但避免潮濕。 C:本公司YAG螢光粉 與樹脂摻混時具有 良好分散性。,1.YAG螢光粉特性說明:,2.螢光粉混膠使用說明:,a: 若使用A,B型環(huán)氧樹脂, 先稱取A型環(huán)氧樹脂使用量, 稱料配比 A: B = 1 : 1 (依貴公司作業(yè)配比使用條件, 自己作調整.),b:混膠的步驟, A型環(huán)氧樹脂稱料後先與YAG螢光粉 攪拌混膠

12、均勻. (依貴公司作業(yè)使用螢光粉配比稱料 加入, 後再混膠攪拌均勻.),c:由b步驟完成後, 再加入 B型環(huán)氧樹脂, 後再混膠攪拌均勻.,d:混膠後使用時間: 4小時 25. (依環(huán)氧樹脂混膠後使用時效.),3.作業(yè)程序說明: (以使用 A, B型環(huán)氧樹脂為例。),a: 稱取 A型環(huán)氧樹脂+ 貴公司配比YAG螢光粉量% 攪拌混膠均勻。,b: 後再加入B型環(huán)氧樹脂, 後再混膠攪拌均勻.,c: 前置作業(yè), 於80預熱 30min.,d: 再混膠攪拌均勻.(可提高均勻性.),(*若如30公升大量使用, 則需先使用少量約30cc. A型環(huán)氧樹脂, 先加入配比螢光粉攪拌均勻後, 再加入剩下29.7公升環(huán)

13、氧樹脂, 作均勻攪拌。),e: 消泡處理: 抽真空 015mm Hg,接續(xù)下頁,3.作業(yè)程序說明: (以使用 A, B型環(huán)氧樹脂為例。),f: 硬化條件 120 X 4060 min (依貴公司環(huán)氧樹脂混膠後硬化使用條件.),g: 再硬化處理 125 4hrs6hrs (依貴公司環(huán)氧樹脂混膠後硬化使用條件.),4. 儲存條件:,A: YAG螢光粉,需隔絕濕氣，以確保應有的儲存安定性。,B: 儲藏在1060時， 本產品可以放置長達三年以上。,LED chip 螢光體的封裝工程,LED-LAMP封裝樣式差異說明(A),LED-LAMP封裝樣式差異說明(B),LED-LAMP封裝樣式差異說明(C),

14、LED-LAMP封裝樣式差異說明(D),LED-LAMP封裝樣式差異說明(E),SMD-LED封裝樣式差異說明(A),SMD-LED封裝樣式差異說(B),光學頭,2. 雙波長螢光粉與 藍光LED封裝成三波長白光.,Emission波長,Yellow+Red,White LED with The High Color Rendering Index,產品編號: NTP-7000系列(增強紅光) Chip/mcd -3040, 5060/mcd NTP-7000SD 適用波長 472nm , 475nm NTP-7010SD 適用波長 470nm , 472nm NTP-7012SD 適用波長 4

15、68nm, 470nm NTP-7011SD 適用波長 465nm, 468nm NTP-7020SD 適用波長 463nm, 465nm NTP-7025SD 適用波長 460nm, 463nm NTP-7030SD 適用波長 458nm, 460nm NTP-7035SD 適用波長 455nm, 458nm NTP-7040SD 適用波長 450nm, 455nm NTP-7060SD 適用波長 445nm, 450nm,3. LED 450nm 波長激發(fā)之粉紫光螢光粉.,Emission 波長,purplish pink,3. LED 450nm 波長激發(fā)之粉紫光螢光粉封裝實例,4. T

16、AG螢光粉, 非Nichia專利YAG螢光粉.,Nichia專利:,藍色LED /InGaN+YAG 以藍色光激起YAG螢光體(黃色發(fā)光)發(fā)光效率15lm/W，驅動電路簡單泛用性高.,InGaN+ TAG螢光粉,可避開Nichia專利.,產品編號: NTP-6000系列(Non-YAG) Chip/mcd -3040, 5060/mcd NTP-6000SD 適用波長 472nm , 475nm NTP-6010SD 適用波長 470nm , 472nm NTP-6012SD 適用波長 468nm, 470nm NTP-6011SD 適用波長 465nm, 468nm NTP-6020SD 適

17、用波長 463nm, 465nm NTP-6025SD 適用波長 460nm, 463nm NTP-6030SD 適用波長 458nm, 460nm NTP-6035SD 適用波長 455nm, 458nm NTP-6040SD 適用波長 450nm, 455nm NTP-6051SD 適用波長 445nm, 450nm,產品說明: EPD-020 環(huán)氧樹脂是針對LED構裝所研發(fā)的單液型環(huán)氧樹脂。本樹脂系統(tǒng)在低溫儲存時具有很好的安定性，在加溫硬化時又有很高的反應性。樹脂與螢光粉摻混時有良好分散性與抗沉澱性，EPD-020的透光率比市售的同級品高。,5. EPD-020單液型調螢光粉專用環(huán)氧樹脂

18、.,使用EPD-020 使用說明 1.以適當配比(EPD-020 15%50%)添加於 A&B膠中, 混合均勻。 2.再將適當螢光粉配比加入, 攪拌均勻, 再真空脫泡處理。 3.調配螢光粉具有良好分散性與抗沉澱性, 及高透光率之優(yōu)點。,產品: SMD Molding Compound用螢光粉膠餅 說明: SMD封裝用螢光粉膠餅 Molding Compound, 膠餅 ,可依需求規(guī)格訂製, 例如規(guī)格: 粒徑35, 重量25g, 比率20% .等, 此產品需冷凍50C以下儲存與運送。國內訂貨, 交貨迅速, 並可代客加 工服務。,6. SMD- Molding Compound 膠餅.,全球白光

19、LED市場需求,照明的需求與High-power LED 發(fā)展,全球高亮度LED應用市場,資料來源:PIDA 2003/02,單位:百萬美元,全球市場,31,High-Power-White LED Package (1),LED晶片的大小若是1mm正方時，驅動電流會從 目前的20mA提高1025倍變成200mA500mA，如此便可大幅提高光輸出，不過提高輸出會面臨如何有效排放LED晶片產生的熱能等問題。 一般利用藍光LED激發(fā)螢光體產生的白光，外部量子效率(注入晶片的電子數與取至外部光子數的百分比)大約是1020%，最近發(fā)表的High-Power LED外部量子效率則為30% 。,High-

20、Power-White LED Package (2),3. 換句話說其它電氣能量大部份都在LED晶片內轉成熱能，而且LED晶片產生的熱能是與驅動電流成比例增加。 4. 加上晶片周圍的溫度上升會造成LED的問題 a:發(fā)光峰值波長移動、 b:螢光體的發(fā)光效率降低、 c:周圍材料劣化等， d:因此封裝整體的散熱設計, 成為高功率LED不可或缺的一環(huán)。,High-Power-White LED-1W手電筒的封裝實例,High-Power-LED 的散熱構裝實例(1),High-Power-LED 的散熱構裝實例(2),High-Power-LED 的散熱構裝實例(3),diameter: 20 mm

21、,STAR 1 Watt, white, 5500K, 25 lm 350 mA, +/-60,STAR 3 Watt, white, 5500K, 80 lm 500mA, +/-60,STAR 5 Watt, white, 5500K, 120 lm at 700 mA, +/-60,size: 14.3 x 14.3 mm,white, 7 cavities, 42 chips, 4 V, 1.26 A, 5.04 W elelctrical power,ALUMINIUM PLATE PACKAGE,METAL-CERAMIC PACKAGE,High-Power-LED 的散熱構裝實

22、例(4),diameter: 35 mm,3 x 1 mm power chip, white, 20 cd 1050 mA , Vf4.0 V, 60,ALUMINIUM PLATE,High-Power-LED 的散熱構裝實例(5),size: 72 x 32 mm,heat sink,white, 12 power chips, 190 lm, 4.2 A, 4.7 V, 30,ALUMINIUM PCB PACKAGE,High-Power-LED 的散熱構裝實例(6),size: 31.75x 26.67 mm,heat sink,white light engine, color temperature typ. 5.000 K, Iop: 2.34 A, 567 lm, 39 cavity emitter,METAL-CERAMIC PACKAGE,High-power LED 需向R,Y,G,B全彩挺進!,CCFL 與 LED 之R,G,B全彩範圍比較,CCFL 與 LED 之R,G,B全彩