??1. 引言

LED具有節能，環保，長壽命，高光效，性能穩定和體積小等眾多優點。所以在國際上被公認為最有可能進入通用照明領域的新型固態冷光源。隨著價格的不斷降低，發光亮度的不斷提高，半導體光源在照明領域中展現了廣泛的應用前景。業界普遍認為，半導體燈取代傳統的白熾燈和熒光燈是大勢所趨。半導體發光二極管被認為是最有可能進入普通照明領域的一種綠色照明光源，有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源。

1994年，第一個商用的白色LED是由日亞化學公司生產出來，他是將YAG:Ce黃粉涂敷在發藍光二極管InGaN 上,發射出峰值波長為550 nm左右的寬帶黃光并和藍光混合成白光。隨后，白光LED的技術開發非常快，但直到現在,因為白光LED藍色芯片的發光效率明顯超過NUV /UV 激發的白光LED的光效，所以以InGaN藍光芯片與YAG黃色熒光粉組合方式制作的白光LED仍然還是最有效的商用大功率LED類型。在這種情況下，白光LED的性能主要取決于YAG熒光粉的性能，熒光粉必須擁有適當的激發波長，高的外部吸收效率和最佳色度等等。考慮到以上事實，為了去改善YAG熒光粉的效率，已經有了許多科學家對此進行了研究。例如，改善YAG熒光粉的host quality，減少缺陷淬滅中心和減少濃度淬滅等等。除此之外，熒光粉粒徑對白光LED的光學性能也有著巨大的影響，像有報道指出，對于大量熒光粉使用上，熒光粉粒徑越小越劃算，也有人分析出，粒徑增大會導致光效的降低，但顯色指數卻有顯著提高。因此，本文就熒光粉的粒徑對白光LED的發光性能做出一定的研究。

2. 試驗

我們使用國內某知名熒光粉公司的YAG熒光粉，這種熒光粉的激發光譜都是554nm，中心粒徑大小不同，分別為9.3μm、13.6μm、16.7μm。為了便于對比，我們使用同種AB膠和這3種YAG熒光粉進行配比，控制粉膠質量比為1：3：3(熒光粉：A膠：B膠)，使用3014型號的支架進行點膠，控制點膠的上表面水平以便控制點膠量相同。點完膠后，先放入70℃烤箱預熱半小時，再放入150℃烤箱烘烤3小時。取出后，使用30mA電流點亮，用光譜分析儀測量3種樣品的光學參數。然后使用100mA電流老化一個星期，再分別測量對應樣品的光學參數。再使用這3種熒光粉制作出一批相同色溫的LED燈珠，測量樣品的光通量。

3. 試驗結果分析

3.1 色度圖分布

圖一圖二圖三分別是3種粒徑樣品的的色度圖，由圖中可以看到，圖一(D50 16.7μm)色溫最高， 圖三(D50 9.3μm)色溫最低，隨著粒徑的增大，色溫向著高色溫方向移動。粒徑16.7μm平均色溫為6535K，粒徑13.6μm平均色溫為5913K，粒徑9.3μm平均色溫為4999K。粒徑16.7μm與粒徑13.6μm熒光粉粒徑減小約3.1μm，色溫相對降低約500K;粒徑13.6μm與粒徑9.3μm熒光粉粒徑減小約4.3μm，色溫相對降低約914K.

圖一(D50 16.7μm)

圖二(D50 13.6μm)

圖三(D50 9.3μm)

由圖片和數據分析可以明顯看出，隨著粒徑增大，色溫逐漸升高，這是因為隨著粒徑的增大，芯片表面接觸的熒光粉的數目就變少，相對而言，小粒徑的熒光粉與芯片的接觸面積會更大，折射的藍光更多，透出的藍光變少，導致了色溫的降低。

3.2 光通量對比圖

圖四是3種樣品的光通量對比圖，色溫都是5800K，圖中明顯可以看出，粒徑9.3的熒光粉平均光通量為11.409lm，粒徑13.6的熒光粉平均光通量為11.707lm，粒徑16.7的熒光粉平均光通量為11.975lm。當粒徑增大3.5nm時，光效增大近2.5%。

圖四

在粉膠質量比相同的情況下，隨著粒徑的增大，熒光粉顆粒與芯片的接觸面積變小，折射的藍光變少，透出的藍光變多，轉化成的黃光變少，色溫就會變高，若要色溫相同，就必須增加熒光粉，一旦增加熒光粉，勢必導致熒光粉濃度變大，激發的熒光粉會變多，透出的藍光減少，根據相對視敏函數曲線，波長450nm左右的藍光光通量比波長550nm左右的黃綠光光通量要低，由于黃光增加，藍光減少，導致光通量的增加。

相對視敏函數曲線

3.3 老化致使光衰對比圖

圖五是3種樣品在100mA電流下，連續點亮兩周，快速老化之后的對比圖。由圖可以看出，由于老化的原因，中心粒徑9.3μm光通量平均降低1.328lm，中心粒徑13.6μm光通量平均降低了1.127lm，中心粒徑16.7μm光通量降低0.949lm。隨著粒徑的增大，光衰逐漸變小。

圖五

圖五可以看出，中心粒徑大的熒光粉光衰比較小，中心粒徑小的熒光粉光衰反而大，這是因為，在大電流老化過程中，會產生更多的熱量，越小的粒子，它的表面壓力越大，粒子的表面缺陷就會越嚴重，熒光粉的量子轉換效率就會降低的越快，從而導致光通量的降低越快，宏觀表現為光衰更嚴重。

4. 結論

根據以上數據對比及分析，在粉膠質量比相同的情況下，當熒光粉中心粒徑增大時，白光LED燈珠的色溫會升高。在控制色溫相同的情況下，隨著熒光粉中心粒徑的增加，光通量會增大，但光衰會減小，不難看出，中心粒徑越大，他的光學參數越好。因此，工業上使用粒徑大的熒光粉會獲得更高的企業效益，對大粒徑熒光粉的研究制作也應該獲得更多企業關注。