基于空封技術的白光數碼管實現(xiàn)方法研究
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近年來，在照明領域最引人關注的事件是半導體照明的興起。20世紀90年代中期，日本日亞化學公司的Nakamura等人經過不懈努力，突破了制造藍光發(fā)光數碼管的關鍵技術，并由此開發(fā)出以熒光材料覆蓋藍光數碼管產生白光光源的技術。在數碼管產業(yè)鏈中，主要分為上游半導體襯底生長、中游芯片制造及下游數碼管分裝技術。對整個數碼管器件來說，封裝過程是一個非常重要的環(huán)節(jié)，主要完成輸出電信號，保護管芯正常工作，使其不受機械、熱、潮濕及其他外部沖擊，具有輸出可見光等功能，即達到既具有電參數，又具有光參數的設計及技術要求?？梢姡庋b工藝已成為制約數碼管器件使用及性能的關鍵因素。對于白光數碼管的開發(fā)和制作，封裝環(huán)節(jié)具有更重要的意義。
我國從20世紀80年代開始研發(fā)LED數碼管技術，到20世紀90年代，LED的封裝業(yè)有了一定的發(fā)展，但企業(yè)總體規(guī)模小，工藝水平不夠高，這種狀況制約了產業(yè)的發(fā)展，諸多技術瓶頸沒有突破，急需在LED封裝技術方面有較好的突破，以打開新的數碼管市場份額。
1 白光的實現(xiàn)
依據發(fā)光學和色度學原理，實現(xiàn)白光數碼管有多種方案，而開發(fā)較早、已實現(xiàn)產業(yè)化的方案是在數碼管芯片上涂敷熒光粉而實現(xiàn)白光發(fā)射。
數碼管采用熒光粉實現(xiàn)白光，下述3種方案發(fā)展較快：在藍色芯片上涂敷能被藍光激發(fā)的黃色熒光粉，芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的黃光互補形成白光；在藍色芯片上涂覆綠色和紅色熒光粉，通過芯片發(fā)出的藍光與熒光粉發(fā)出的綠光和紅光復合得到白光；在紫光或紫外光芯片上涂敷三基色或多種顏色的熒光粉，利用該芯片發(fā)射的長波紫外光(370～380nm)或紫光(380～410 nm)來激發(fā)熒光粉而實現(xiàn)白光發(fā)射。下面主要介紹以第1種方案為原理實現(xiàn)白光的機制。
利用波長為460～470 nm的GaN基藍光芯片發(fā)射的藍色光作為基礎光源(圖1所示為藍光芯片在溫室，電流為20 mA時的電致發(fā)光光譜圖)，應用GaN基藍光芯片所發(fā)出的460～470 nm藍光一部分用來激發(fā)熒光粉，使熒光粉發(fā)出黃綠色光，另一部分藍光透過熒光粉發(fā)射而出。熒光粉發(fā)出的黃綠色光與GaN基藍光芯片發(fā)出的透射部分混合形成白光，即白光=藍+黃的機制，如圖2所示。圖3是藍光芯片激發(fā)黃色熒光粉所產生的光譜，產生黃光，該黃光與藍光混合而成白光。
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