LED熒光粉的分析測(cè)試方法

1、評(píng)估方案一、熒光粉的分析測(cè)試方法1、發(fā)射光譜和激發(fā)光譜的測(cè)定把樣粉裝好后，放到樣品室里， 選定一個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)，作發(fā)射光譜掃描，讀出發(fā)射光譜的發(fā)射主峰。給定發(fā)射光譜的發(fā)射主峰，作激發(fā)光譜掃描，讀出激發(fā)光譜峰值波長(zhǎng)。重新裝樣，測(cè)試3次，各次之間峰值波長(zhǎng)的差值不超過(guò)±1nm，取算術(shù)平均值。2、外量子效率的測(cè)定把樣粉裝好后，放到樣品室里，選定一個(gè)激發(fā)波長(zhǎng)，激發(fā)熒光粉發(fā)光，利用光譜輻射分析儀測(cè)試得到熒光粉的發(fā)射光譜功率分布。計(jì)算熒光粉在該激發(fā)波長(zhǎng)下的外量子效率。重新裝樣，測(cè)試3次，各次之間的相對(duì)差值不大于1%，取算術(shù)平均值。3、相對(duì)亮度的測(cè)定將試樣和參比樣品分別裝滿樣品盤(pán)，用平面玻璃壓平，使表面

2、平整。用激發(fā)光源分別激發(fā)試樣和參比樣品。用光電探測(cè)器將試樣和參比樣品發(fā)出的光轉(zhuǎn)換成光電流，并記錄數(shù)值。 試樣和參比樣品連續(xù)重復(fù)讀數(shù)3次，各次之間相對(duì)差值不大于1%，取算術(shù)平均值。4、色品坐標(biāo)的測(cè)定 把試樣裝好放入樣品室中。 選定激發(fā)光源的發(fā)射波長(zhǎng)，使其垂直激發(fā)樣品室里的熒光粉樣品。利用光譜輻射分析儀按一定的波長(zhǎng)間隔 （不大于5nm） 測(cè)試得到熒光粉的發(fā)射光譜功率分布。按GB 3102.6-1993中“6.39 色品坐標(biāo)”的公式求出熒光粉的色品坐標(biāo)。 重復(fù)測(cè)試3次，各次之間x、y的差值均不超過(guò)±0.001，取算術(shù)平均值。5、溫度特性的測(cè)定把試樣裝好放入樣品室中，于室溫下測(cè)試其激發(fā)、發(fā)射

3、主峰波長(zhǎng)，相對(duì)亮度及色品坐標(biāo)等。每一試樣按測(cè)定步驟平行測(cè)3次，各次之間激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)的差值均不超過(guò)±1 nm，相對(duì)亮度的差值不超過(guò)±1%，色品坐標(biāo)的差值不超過(guò)±0.001。啟動(dòng)加熱裝置，將被測(cè)的熒光粉試樣加熱并穩(wěn)定在設(shè)定的溫度值10min。穩(wěn)定在預(yù)定的溫度下，測(cè)定熒光粉試樣的激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)，相對(duì)亮度及色品坐標(biāo)等。每一試樣按測(cè)定步驟平行測(cè)3次，各次之間激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)的差值均不超過(guò)±1nm，相對(duì)亮度的差值不超過(guò)±1%，色品坐標(biāo)的差值不超過(guò)±0.001。冷卻熒光粉試樣至室溫，測(cè)試其激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)，相對(duì)亮度及色品坐標(biāo)等。每一試

4、樣按測(cè)定步驟平行測(cè)3次，各次之間以及與加熱前相比，激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)的差值均不超過(guò)±1nm，相對(duì)亮度的差值不超過(guò)±1%，色品坐標(biāo)的差值不超過(guò)±0.001。計(jì)算試樣在室溫與加熱時(shí)的激發(fā)、發(fā)射主峰波長(zhǎng)，相對(duì)亮度及色品坐標(biāo)變化，得到被測(cè)熒光粉的溫度特性數(shù)據(jù)。取熒光粉2.00 g放到25 mL的燒杯中，加入15 mL的去離子水，并放入磁力子。將燒杯放在磁力攪拌器上攪拌20 min后靜置1 h以上。用快速濾紙濾出澄清液體，進(jìn)行測(cè)試。按照pH計(jì)使用說(shuō)明書(shū)標(biāo)定儀器，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。將電極浸入待測(cè)溶液，搖動(dòng)燒杯待平衡后，讀出樣品的pH值。樣品連續(xù)測(cè)試3次，各次之間的差值不超過(guò)&#

5、177;0.1，取算術(shù)平均值。7、電導(dǎo)率的測(cè)定取熒光粉2.00 g放到25 mL的燒杯中，加入15 mL的去離子水，并放入磁力子。將燒杯放在磁力攪拌器上攪拌20 min后靜置1 h以上。用快速定性濾紙濾出澄清液體，進(jìn)行測(cè)量。設(shè)定儀器常數(shù)和溫度補(bǔ)償系數(shù)。把溫度傳感器和電極放入樣品溶液中，搖動(dòng)液體，當(dāng)顯示穩(wěn)定時(shí)，讀取數(shù)據(jù)。樣品連續(xù)測(cè)試3次，各次之間的差值不超過(guò)±0.1S/cm，取其平均值。8、粒度分布的測(cè)定 稱取0.5g-1.0g粉體樣品放置于盛有10mL去離子水的50ml燒杯中，加人分散劑1.0ml，于水浴超聲槽中( 超聲槽中預(yù)先加人適量水,水量以剛浸過(guò)燒杯中樣品溶液為宜) 超聲分散2

6、0min,立即測(cè)量。依次啟動(dòng)主機(jī)電源、 進(jìn)樣器電源及計(jì)算機(jī)測(cè)量程序。在分散器中加人分散介質(zhì)，啟動(dòng)泵系統(tǒng)使之循環(huán)于樣品池， 按儀器說(shuō)明書(shū)要求設(shè)定樣品及背景測(cè)量時(shí)間， 開(kāi)始背景檢測(cè)至儀器顯示可以加人樣品。調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速至合適轉(zhuǎn)速， 用水洗滌儀器進(jìn)樣系統(tǒng)3次。取分散好的樣品緩慢加人到已測(cè)背景的分散介質(zhì)中至測(cè)量所需濁度。啟動(dòng)儀器超聲裝置，進(jìn)行測(cè)量，重復(fù)測(cè)量 3 次，取其平均值。將儀器進(jìn)樣系統(tǒng)洗滌3次后進(jìn)行下一樣品測(cè)試。9、比表面積的測(cè)定 將試樣于105烘烤 lh，置于干燥器中，冷卻至室溫，立即稱量。稱取已凈化于燥過(guò)的專(zhuān)用樣品管的質(zhì)量( 精確至0.000lg )，用專(zhuān)用漏斗將試樣裝入樣品管中，控制待側(cè)試

7、樣總表面積在2m2以上。獨(dú)立進(jìn)行兩次測(cè)定，取其平均值。吸附前，應(yīng)對(duì)試樣進(jìn)行脫氣處理。將試料在200真空中加熱脫氣2h。熒光粉的主要特性包括晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性、發(fā)光特性、色度、表面形態(tài)、粉體粒徑、活化中心價(jià)數(shù)等。其相應(yīng)的分析工具見(jiàn)表。分析工具分析內(nèi)容X光粉末饒射儀(XRD)熒光粉的純度和晶體結(jié)構(gòu)光激發(fā)光光譜儀(PL)熒光粉的激發(fā)光譜和放射光譜特性反射式紫外光/可見(jiàn)光吸收光譜儀熒光粉的吸收特性并籍以研究其能量轉(zhuǎn)換機(jī)制掃描式電子顯微鏡(SEM)熒光粉表面型態(tài)分析及粒徑大小差異能量分散式X光分析儀(EDX)熒光粉的化學(xué)元素組成X光吸收光譜近邊緣結(jié)構(gòu)(XANES)熒光粉活化中心之價(jià)數(shù)二、熒光粉的性能LED

8、熒光粉按顏色大致可分為：藍(lán)色熒光粉、綠色熒光粉、黃色熒光粉和紅色熒光粉，其中黃色熒光粉的應(yīng)用占主要部分（各顏色熒光粉的的應(yīng)用方式大致如下表）。顏色分類(lèi) 應(yīng)用方式藍(lán)色熒光粉UV芯片+藍(lán)色熒光粉+綠色熒光粉+紅粉熒光粉綠色熒光粉藍(lán)光芯片+綠色熒光粉+紅色熒光粉藍(lán)光芯片+綠色熒光粉+黃色熒光粉紅色熒光粉藍(lán)光芯片+綠色熒光粉+紅色熒光粉藍(lán)光芯片+紅色熒光粉+黃色熒光粉黃色熒光粉藍(lán)光芯片+黃色熒光粉熒光粉按成分大致可分為：鋁酸鹽熒光粉、硅酸鹽熒光粉、氮化物（或氮氧化物）熒光粉、硫化物熒光粉，其中鋁酸鹽熒光粉、硅酸鹽熒光粉的應(yīng)用占主要部分（各成分熒光粉的激發(fā)效率大致如下表）。成分分類(lèi)激發(fā)效率鋁酸鹽優(yōu)硅酸鹽

9、優(yōu)氮化物/氮氧化物差硫化物優(yōu)1. 鋁酸鹽熒光粉；（優(yōu)點(diǎn)：亮度高，發(fā)射峰寬，成本低，工藝成熟，應(yīng)用廣泛，黃粉效果較好；缺點(diǎn)：抗?jié)裥暂^差，激發(fā)波段窄，光譜中缺乏紅光的成分，顯色指數(shù)不高）2. 硅酸鹽熒光粉；（良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，灼燒溫度比鋁酸鹽體系低100度左右，理論上具有很好的發(fā)展研究趨勢(shì)，但是目前工藝不成熟，應(yīng)用較少） 3. 氮化物熒光粉；（激發(fā)波段寬，溫度穩(wěn)定性好，非常穩(wěn)定紅粉、綠粉較好；但是制造成本較高，發(fā)射峰較窄）4. 硫化物熒光粉。（激發(fā)波段寬，紅粉、綠粉較好，但是對(duì)濕度敏感，制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生污染，對(duì)人有害 ，屬于淘汰的產(chǎn)品）三、熒光粉的評(píng)估一般情況下，熒光粉的評(píng)估項(xiàng)

10、目包括效率評(píng)估、色度評(píng)估、可靠性評(píng)估以及其它相關(guān)參數(shù)的評(píng)估，其中大部分LED封裝廠商將效率評(píng)估，色度評(píng)估做為評(píng)估重點(diǎn)。按目前市場(chǎng)狀況，由于各熒光粉廠商的制造技術(shù)能力不同，其產(chǎn)品性能也各有優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)然，也有部分商家為了追求暴利，在熒光粉里面添加部分有機(jī)粉末或是無(wú)機(jī)鹽（例如硫化物），以次充好。因此，熒光粉的評(píng)估重點(diǎn)已不再單單局限于熒光粉自身的效率及色度，其自身的可靠性評(píng)估也變得越來(lái)越重要了。熒光粉穩(wěn)定性驗(yàn)證方案：1、熒光粉的耐熱性驗(yàn)證：熒光粉在被封裝成SMD成品時(shí)，需要經(jīng)過(guò)150左右的烘烤成型，而且終端客戶使用時(shí)，SMD成品會(huì)經(jīng)過(guò)REFLOW組裝到PCB上，其回流焊最高溫度是260。也就是說(shuō)，熒光

11、粉在前期使用的時(shí)候，其經(jīng)受的最高溫度是260。所以，可將耐熱實(shí)驗(yàn)的溫度設(shè)定在260。 從以上可知，有以下兩個(gè)驗(yàn)證方案可以選擇：  方案一方案二方案內(nèi)容將熒光粉放置于260的烤箱里直接烘烤將熒光粉放置于REFLOW中烘烤加熱方式恒溫加熱馬鞍型曲線加熱加熱曲線如圖四如圖五優(yōu)點(diǎn)可持續(xù)加熱接近客戶使用方法  由于終端客戶實(shí)際使用的也是馬鞍型的溫度曲線，所以能更好的模擬客戶的使用方法，使用方案二來(lái)驗(yàn)證熒光粉的耐熱性是最佳的選擇。以下是采用日東八溫區(qū)無(wú)鉛回流焊（上八下八溫區(qū)）做的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，其中圖六是可靠性較好的熒光粉樣品，圖七是可靠性較差的熒光粉樣品，實(shí)驗(yàn)證明，采用這方案可以

12、有效驗(yàn)證熒光粉可靠性。 2、熒光粉的耐濕性驗(yàn)證：通常情況下，當(dāng)熒光粉與封裝膠水充分混合固化后，封裝膠水本身會(huì)起到一定的防潮隔濕作用，從而保護(hù)熒光粉不受水解。但每一款封裝膠水自身都有一定的氣密性，即水汽可以不同程度的滲透到封裝膠體內(nèi)部，與熒光粉發(fā)生相關(guān)反應(yīng)；所以其熒光粉的耐濕性性能，受封裝膠水氣密性的影響很大。現(xiàn)有封裝膠水氣密性大致如下表：封裝膠水氣密性環(huán)氧類(lèi)優(yōu)硅橡膠差硅樹(shù)脂中由于各封裝膠水氣密性不同，所以用相同款熒光粉進(jìn)行耐濕性驗(yàn)證時(shí)結(jié)果也會(huì)不同。這樣我們就無(wú)法更客觀的來(lái)驗(yàn)證熒光粉的耐濕性能；為了更客觀的驗(yàn)證熒光粉（包括可能添加的物質(zhì)）的耐濕性能，我們有兩種方案來(lái)選擇。一是將熒光粉放

13、置于中性水里浸泡，二是將熒光粉放置在高濕（90%RH）機(jī)里儲(chǔ)存。采用第一種方案驗(yàn)證時(shí)，其濕度可看成是100%RH，但此種方案對(duì)熒光粉來(lái)講比較苛刻（特別是硅酸鹽熒光粉，從目前我司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如下圖八，幾乎所有熒光粉廠商的產(chǎn)品均無(wú)法通過(guò)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的）；采用第二種方案驗(yàn)證時(shí)，其水是以氣態(tài)的形式與熒光粉接觸，也更接近實(shí)際產(chǎn)品失效的機(jī)理。（即使是硅酸鹽熒光粉，從目前我司的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，如下圖九，發(fā)現(xiàn)一些國(guó)外熒光粉廠商的產(chǎn)品在同行業(yè)對(duì)比中，其耐濕性能較好）  C、熒光粉的熱穩(wěn)定性測(cè)試熒光粉的耐熱性不同于熱穩(wěn)定性，耐熱性偏重于熒光粉的前期性能，相對(duì)來(lái)講是一個(gè)瞬態(tài)性驗(yàn)證；而熱穩(wěn)定性則偏重

14、于熒光粉的后期性能，是一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)期的驗(yàn)證；雖然現(xiàn)在業(yè)界有些熒光粉測(cè)試儀可測(cè)試出熒光粉樣品在不同溫度下的激發(fā)效率，但大多數(shù)測(cè)試儀只是采用對(duì)樣品粉盤(pán)底部加熱；而實(shí)際上，熒光粉測(cè)試儀在測(cè)試樣品時(shí)，是通過(guò)接收樣品粉盤(pán)表面熒光粉激發(fā)出來(lái)的光譜；由于熒光粉本身的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較差，如果采取只加熱粉盤(pán)底部的方式去測(cè)試熒光粉樣品，其得到的數(shù)值是很不準(zhǔn)確的。因?yàn)榭赡軝C(jī)臺(tái)設(shè)定加熱溫度為120，粉盤(pán)實(shí)際溫度也為120，但粉盤(pán)表面熒光粉則是遠(yuǎn)低于這個(gè)溫度的。而相對(duì)較好的方式是采用空間加熱，即將整個(gè)粉盤(pán)放于熱空氣中，使粉盤(pán)表面的熒光粉樣品充分受熱。這種方式的測(cè)試結(jié)果就比較準(zhǔn)確。但相對(duì)的設(shè)備費(fèi)用會(huì)較昂貴。如LED封裝廠進(jìn)

15、行此項(xiàng)驗(yàn)證，其前期設(shè)備投入成本則較高。所以較合理的驗(yàn)證方案是將熒光粉充分混合封裝膠水固化成成品后，再進(jìn)行高溫老化。（當(dāng)然，使用此方案時(shí)驗(yàn)證時(shí)，應(yīng)使用信賴性較好的芯片及氣密較好，抗衰減性能較好的封裝膠水等原物料），經(jīng)過(guò)一定的老化時(shí)間再對(duì)比其衰減數(shù)據(jù)（通常情況下是老化1000HRS）。 D、熒光粉的抗紫外性能測(cè)試 現(xiàn)業(yè)界大部分LED都是通過(guò)藍(lán)光芯片加熒光粉組成白光，但藍(lán)光芯片本身在紫外部分存在一定的能量，其芯片波段越短，紫外部分的能量會(huì)越多，而熒光粉本身會(huì)吸收部分的紫外能量并轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光（如圖十一）。 當(dāng)熒光粉吸收紫外能量的時(shí)候，其也會(huì)加速熒光粉自身的老化，特別是在熒光粉的后處理技術(shù)較差，熒