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浅谈COB荧光粉沉淀工艺对产品光型的影响指接材

发布时间:2019-12-13 16:22:43 来源:三酉机械网

随着国内LED产业链的日益成熟,产品原物料性能不断优化,各LED封装厂家产品性能差异逐步减小,为争夺市场份额,价格战持续上演,产品降价不断刷新记录。产品物料最优组合,设备规模化生产等成为行业赚取利润的重要方式,同时产品工艺的细节提升,也将是封装产品性能稳定的重要因素,稳定决定成败,细节决定发展。

兆驰节能COB研发中心戴晓东(以下简称“笔者”)走访了部分客户,大部分应用技术人员预测,COB沉淀工艺产品应用将会大爆发,因为国际大部分知名COB厂商均使用此工艺,外观高端大气,上档次,产品胶体温度低,相同发光面产品功率可进一步提升,光密度更大,优势明显,随着大部分国内COB厂商均可批量生产沉淀产品,国际COB大厂的优势逐步降低。那么此工艺对产品光型是否有质的改变?在此,笔者浅谈荧光粉沉淀技术对产品光型的影响。

蓝光芯片激发荧光粉是目前最常规的白光制作方法,理想状态,均匀分布的荧光粉受均匀的蓝光激发,出光面将导出均匀的白光,产品光型完美,如图一,但目前大部分COB产品并非如此,较大的发光面芯片少,功率低,芯片周围荧光粉被充分激发,颜色偏白或偏蓝,与芯片距离相对较远的荧光粉不能完全激发,颜色偏黄,如图二,从而导致出光不均匀问题,如黄斑,蓝心等等异常。

通常我们可通过修改发光面或增加芯片数量,优化芯片排列,优化胶面结构等方式解决。成品应用端可通过透镜光学设计,增加晒纹,磨砂处理等方式进行优化,但通过设计二次光学透镜优化产品光型会牺牲太多光通量,同时设计开模高额投入蚕食企业利润,因此灯珠的最佳设计是整灯高性价比的关键,我们不仅关注灯具的外形设计,我们更注重产品的光品质,在功率、热量、光型、价格等综合考量下我们面临灯珠选择,其中可能会考虑沉淀工艺灯珠效果,具体光型效果如何,还需要根据透镜(反光杯)进行组合试验或模拟试验。

笔者多次进行透镜配光发现,荧光粉沉淀工艺产品光型的均匀度比常规工艺差,光型边缘呈现锯齿状,光型局部蓝斑明显等等问题,这似乎让我们失望,沉淀工艺并没有给我们带来光照的完美效果,当然沉淀工艺产品光型也是可以优化,但会牺牲亮度,增加成本。部分透镜制作商坦言,COB产品荧光粉变薄,给透镜(反光杯)的设计带来挑战,透镜需要更复杂的光学处理杂光。因为部分透镜成像问题明显,根据凸透镜或菲涅尔成像原理,产品光型会还原灯珠的内部结构,沉淀工艺产品荧光粉沉入基板底部,胶面变得更清晰透彻,芯片排列更明显,当透镜成像问题明显,沉淀工艺将比常规不沉淀工艺更难配光。其中部分产品甚至出现蓝斑。

笔者始终认为,解决问题的关键是弄清问题的来源及本质,需要从源头解决问题,中途补救措施只能当临时对策,通用性不强。下面将对沉淀工艺及常规工艺的荧光粉分布进行微观剖析:

常规不沉淀产品出光均匀,如图一,芯片周围及上方均有荧光粉分布,出光相对均匀;沉淀工艺产品出光有蓝斑,如图二,常规芯片为五面出光,芯片上方有荧光粉覆盖,但芯片四个侧面无荧光粉包裹,其他荧光粉沉入基板底部,封装胶无荧光粉,芯片侧面蓝光直接导出胶面,成为光型中的蓝斑。

面对沉淀工艺产品对光型的影响,如何改善?

笔者总结几点改善方法:

1、芯片高度选择。

为增加芯片亮度,部分芯片厂商通过加厚芯片增加出光面,提高亮度,沉淀工艺产品不宜使用太厚的芯片;

2、荧光粉厚度控制。

控制荧光粉沉淀的程度,保持芯片侧面有荧光粉包裹,芯片无蓝光溢出;

3、芯片密度调整。

高密度产品芯片间距小,光密度大,如果使用沉淀工艺也是巧妙解决了光型问题,如下图所示,图一产品芯片间距小,无芯片侧面蓝光溢出问题,产品光型好,图二产品则出现明显不均匀光斑。但芯片密度太大,芯片侧面的光将无法导出,导致产品光效偏低问题,芯片利用率不高,即增加成本。

4、产品工艺的选择。

高密度蓝光照在荧光粉上,荧光粉受蓝光激发会以光和热的形式转化能力,光可轻易导出胶体,但热难以散发,其原因是硅胶导热性能差,荧光粉的热量无法快速导出,从而导致胶体温度高,COB产品老化胶裂等问题其实跟胶体温度关系甚大,所以高瓦数、高密度产品使用沉淀工艺,其胶体热量小,芯片侧面也无明显蓝光溢出,效果完美。但小瓦数产品胶体温度低,使用沉淀工艺意义不大,产品光型也无优势,建议根据产品光密度,胶体温度大小进行工艺取舍。

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