探析白光LED封裝中加入納米氧化鎂對光學性能的影響

何正為

（浙江僑鳴光電有限公司，浙江平湖　314200）

探析白光LED封裝中加入納米氧化鎂對光學性能的影響

何正為

（浙江僑鳴光電有限公司，浙江平湖314200）

照明領域中，LED取得了突出的發展成效。其具備功率和亮度的雙向性能和優勢。白光LED包含四大性能指標，分別是光通量、色溫、顯色性和光衰。筆者在白光LED封裝中加入納米氧化鎂，觀察其是否會對光源的四大性能指標產生相關影響，并對具體影響進行闡釋。實驗研究表明，在白光LED封裝中加入納米氧化鎂，對LED光取出效率具有正面影響。

白光LED封裝納米氧化鎂光學性能

1　前言

LED即發光二極管，是近年來興起的一種高效固體光源，具有節能、經濟、環保方面的優勢，并且使用壽命比較長。半導體在照明方面的優勢和性能主要突出表現在節能方面，其適用性也比較強，開關時間短。當前，LED已經被普遍應用到人們的日常生活和工作中，它的應用原理是借助藍光LED對熒光物質進行照射，產生與藍光互補的黃光，其波長為555nm，進而得出白光，它在肉眼背景下進行應用，適應性比較好。相較于傳統照明設備，它的結構和色度調整都比較簡單。筆者通過實驗，在硅膠中填充納米氧化鎂粒子，以提高封裝材料的折射率，進而確保LED封裝的光取出率也有較大提高。

2　項目背景和必要性

在LED產業布局中，LED封裝處于中游位置，其要完成電信號的輸入輸出工作，確保正常電流背景下，芯片處于良好的運行狀態，并且不會受到外部機械、熱和潮濕等環境因素的影響。同時，對處于工作狀態下的芯片溫度進行有效控制。如果芯片的結點溫度超出一定范圍，會對其顏色和發光效率產生相應的影響。

全球已經初步形成以亞洲、北美、歐洲為中心的LED產業分布和競爭格局。美國以“半導體照明國家研究項目”和“固態照明研究和發展計劃”為主；日本以“21世紀照明”計劃為主；韓國以“光電子產業分支—GaN半導體發光計劃”為主。

當前，日亞化學和豐田合成、美國科銳、飛利浦流明、德國歐司朗、韓國首爾半導體等國際廠商是全球LED領域的領先代表，主導著半導體照明產品產業的發展。

3　白光LED封裝現狀分析

LED在人們的日常生活和工作中應用比較普遍，但是其仍然存在技術層面和設備層面的局限性。近年來，電視背光方面，中功率應用日趨成熟，呈現規模化和產業化的發展模式。中功率LED芯片的性能也迅速提升，具有成本和效益方面的雙重優勢。隨著LED向通用照明市場的逐步滲透，中功率封裝將LED光源的高能效發揮到了最佳，也具備價格方面的優勢，具有廣泛的市場認可度。其在電源配置、散熱結構和光學性能層面取得了良好的應用效果［1］。

4　實驗

該實驗中，應用納米氧化鎂對硅膠封裝白光LED進行填充，氧化鎂的含量分別為0、0.25、0.75、1.25、1.75、2.25、2.75。硅膠AB膠與熒光粉的重量配比為：A：B：YAG=10：10：0.5625。研究人員要結合具體的實驗訴求，對熒光粉和硅膠種類進行嚴格控制。熒光粉品牌為博睿，硅膠品牌為道康寧。具體的實驗操作流程為：根據試驗需要對熒光粉、納米氧化鎂和硅膠AB組分進行稱量和混合，采用自動攪拌機進行攪拌，確保它在混合過程中，處于高速旋轉狀態。然后用武藏點膠機對它進行封裝處理，最后，在規定的溫度背景下，對它進行烘烤和固化，進而形成封裝好的LED白光燈珠［2］。

5　結果與討論

白光LED色區分布受熒光粉沉降的影響。它能夠有效減少熒光粉在支架碗杯內的沉降，或者借助封裝工藝促進熒光粉的沉降。其能夠對沉降導致的熒光粉分布不均問題進行有效避免，進而使白光LED色區達到良好的集中效果。同一溫度背景下，膠水粘度受溫度影響，與溫度呈現負相關。研究人員借助該原理，對低溫初始溫度進行選擇，并對烘烤時間進行延長，以提升熒光粉的沉降程度。或者，增加初始烘烤溫度、提高膠水固化速率、對熒光粉沉降時間進行控制，以有效降低熒光粉的沉降程度。技術人員對膠水的性能進行考量，并對膠水和熒光粉的性能指標進行明確，對點膠樣品在室溫下的靜置時間和固化工藝進行分析，以對膠水中熒光粉的分布差異進行有效控制，進而最大程度確保中小功率色區集中度。

對貼片式（SMD3528）白光LED光通量與氧化鎂含量的具體關系進行綜合考量。如果氧化鎂的含量為0，貼片式（SMD3528）白光LED光通量大約為6.95m l。它的光通量與氧化鎂含量呈現正相關。其光通量會隨著氧化鎂含量的增加而增加。以1.75%為節點，當氧化鎂含量為1.75%的時候，其光通量達到極限值。相較于零含量氧化鎂狀態，增長了12.6%，隨后，呈現逐步下降趨勢。

對貼片式（SMD3528）白光LED光強與氧化鎂含量的具體關系進行綜合考量。實驗結果表明，在白光LED封裝中加入適量的氧化鎂，有助于提高膠體的折射率，進而對貼片式（SMD3528）白光LED的光取出率產生正向影響，使其光取出效率逐步提高，以達到良好的照明效果［3］。

實驗過程中，研究人員一般應用色品坐標對光源的顯色特性進行精準的描述。光的顏色對人們日常生活舒適度具有很大的影響。在家居生活中，光色偏橙紅，能夠營造出溫暖的家居氣氛，俗稱暖色調。熾白或者偏淡蘭的光則營造出一種冷清的氛圍，俗稱冷色調。對色溫概念進行應用，當光源的色品接近某一溫度背景下的完全輻射體（1960CIE-UCS色品圖的色品差最小），那么這個完全輻射體的溫度為該光源的相關色溫R1。納米氧化鎂含量與白光LED色溫呈現負相關。隨著納米氧化鎂含量的逐步增加，白光LED的色溫則逐漸降低，它由高色溫冷色逐步轉化為低色溫暖色。

6　結語

將納米氧化鎂添加到白光LED封裝硅膠里，進而對白光LED的四大性能指標進行研究和分析。實驗研究表明，當納米氧化鎂的含量比重為1.75%，對白光LED的出光效率具有正向影響，對向光色溫和顯色指數具有負面影響。技術人員要對不同的照明訴求進行綜合考量，對其性能平衡指標點進行科學合理的選擇和應用，將白光LED的照明效益發揮到最優。

［1］丁南.納米氧化鎂改性白光LED封裝的光學性能研究［J］.硅谷，2013，（09）：48+25.

［2］周青超，柏澤龍，等.白光LED遠程熒光粉技術研究進展與展望［J］.中國光學，2015，（03）：313-328.

［3］方軍，花剛，等.大功率白光LED封裝結構和封裝基板［J］.半導體技術，2013，（02）：140-147.