1. 引言
LED具有节能，环保，长寿命，高光效，性能稳定和体积小等众多优点。所以在国际上被公认为最有可能进入通用照明领域的新型固态冷光源。随着价格的不断降低，发光亮度的不断提高，半导体光源在照明领域中展现了广泛的应用前景。业界普遍认为，半导体灯取代传统的白炽灯和荧光灯是大势所趋。半导体发光二极管被认为是最有可能进入普通照明领域的一种绿色照明光源，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。
1994年，第一个商用的白色LED是由日亚化学公司生产出来，他是将YAG:Ce黄粉涂敷在发蓝光二极管InGaN 上,发射出峰值波长为550 nm左右的宽带黄光并和蓝光混合成白光。随后，白光LED的技术开发非常快，但直到现在,因为白光LED蓝色芯片的发光效率明显超过NUV /UV 激发的白光LED的光效，所以以InGaN蓝光芯片与YAG黄色荧光粉组合方式制作的白光LED仍然还是最有效的商用大功率LED类型。在这种情况下，白光LED的性能主要取决于YAG荧光粉的性能，荧光粉必须拥有适当的激发波长，高的外部吸收效率和最佳色度等等。考虑到以上事实，为了去改善YAG荧光粉的效率，已经有了许多科学家对此进行了研究。例如，改善YAG荧光粉的host quality，减少缺陷淬灭中心和减少浓度淬灭等等。除此之外，荧光粉粒径对白光LED的光学性能也有着巨大的影响，像有报道指出，对于大量荧光粉使用上，荧光粉粒径越小越划算，也有人分析出，粒径增大会导致光效的降低，但显色指数却有显著提高。因此，本文就荧光粉的粒径对白光LED的发光性能做出一定的研究。
2. 试验
我们使用国内某知名荧光粉公司的YAG荧光粉，这种荧光粉的激发光谱都是554nm，中心粒径大小不同，分别为9.3µm、13.6µm、16.7µm。为了便于对比，我们使用同种AB胶和这3种YAG荧光粉进行配比，控制粉胶质量比为1：3：3(荧光粉：A胶：B胶)，使用3014型号的支架进行点胶，控制点胶的上表面水平以便控制点胶量相同。点完胶后，先放入70℃烤箱预热半小时，再放入150℃烤箱烘烤3小时。取出后，使用30mA电流点亮，用光谱分析仪测量3种样品的光学参数。然后使用100mA电流老化一个星期，再分别测量对应样品的光学参数。再使用这3种荧光粉制作出一批相同色温的LED灯珠，测量样品的光通量。
3. 试验结果分析
3.1 色度图分布
图一图二图三分别是3种粒径样品的的色度图，由图中可以看到，图一(D50 16.7µm)色温最高， 图三(D50 9.3µm)色温最低，随着粒径的增大，色温向着高色温方向移动。粒径16.7µm平均色温为6535K，粒径13.6µm平均色温为5913K，粒径9.3µm平均色温为4999K。粒径16.7µm与粒径13.6µm荧光粉粒径减小约3.1µm，色温相对降低约500K;粒径13.6µm与粒径9.3µm荧光粉粒径减小约4.3µm，色温相对降低约914K.
图一(D50 16.7µm)
图二(D50 13.6µm)
图三(D50 9.3µm)
由图片和数据分析可以明显看出，随着粒径增大，色温逐渐升高，这是因为随着粒径的增大，芯片表面接触的荧光粉的数目就变少，相对而言，小粒径的荧光粉与芯片的接触面积会更大，折射的蓝光更多，透出的蓝光变少，导致了色温的降低。
3.2 光通量对比图
图四是3种样品的光通量对比图，色温都是5800K，图中明显可以看出，粒径9.3的荧光粉平均光通量为11.409lm，粒径13.6的荧光粉平均光通量为11.707lm，粒径16.7的荧光粉平均光通量为11.975lm。当粒径增大3.5nm时，光效增大近2.5%。
图四
在粉胶质量比相同的情况下，随着粒径的增大，荧光粉颗粒与芯片的接触面积变小，折射的蓝光变少，透出的蓝光变多，转化成的黄光变少，色温就会变高，若要色温相同，就必须增加荧光粉，一旦增加荧光粉，势必导致荧光粉浓度变大，激发的荧光粉会变多，透出的蓝光减少，根据相对视敏函数曲线，波长450nm左右的蓝光光通量比波长550nm左右的黄绿光光通量要低，由于黄光增加，蓝光减少，导致光通量的增加。
相对视敏函数曲线
3.3 老化致使光衰对比图
图五是3种样品在100mA电流下，连续点亮两周，快速老化之后的对比图。由图可以看出，由于老化的原因，中心粒径9.3µm光通量平均降低1.328lm，中心粒径13.6µm光通量平均降低了1.127lm，中心粒径16.7µm光通量降低0.949lm。随着粒径的增大，光衰逐渐变小。
图五
图五可以看出，中心粒径大的荧光粉光衰比较小，中心粒径小的荧光粉光衰反而大，这是因为，在大电流老化过程中，会产生更多的热量，越小的粒子，它的表面压力越大，粒子的表面缺陷就会越严重，荧光粉的量子转换效率就会降低的越快，从而导致光通量的降低越快，宏观表现为光衰更严重。
4. 结论
根据以上数据对比及分析，在粉胶质量比相同的情况下，当荧光粉中心粒径增大时，白光LED灯珠的色温会升高。在控制色温相同的情况下，随着荧光粉中心粒径的增加，光通量会增大，但光衰会减小，不难看出，中心粒径越大，他的光学参数越好。因此，工业上使用粒径大的荧光粉会获得更高的企业效益，对大粒径荧光粉的研究制作也应该获得更多企业关注。
