国家标准《LED用稀土氮化物红色荧光粉》编制说明
（送审稿）
1、任务来源
稀土激活的氮化物红色荧光粉自发现以来尽管只有10多年的时间，但它优异的光色性能，特别是与蓝光LED的良好匹配性已使其迅速发展成为白光LED红色荧光粉的主流品种。目前市面上的氮化物红色荧光粉品种主要涉及(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu和(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu两个系列，均尚未建立相应的产品标准，在一定程度上影响了相关产业的发展。2011年9月27日国家标准化管理委员会发布了《2011年第一批稀土国家标准制、修订计划的通知》（国标委综合〔2011〕57号），正式下达了《LED用稀土氮化物红色荧光粉》国家标准的起草任务，计划编号20110113-T-469，由有研稀土新材料股份有限公司负责起草。
2、工作过程
2011年11月22-25日，全国稀土标准化委员会在湖南长沙举行的“2011年度全国稀土标准化技术委员会年会暨《离子型稀土矿碳酸稀土》等3稀土标准工作会议”上落实了本标准的起草任务。在正式接到任务后，有研稀土新材料股份有限公司（以下简称“有研稀土”）根据自己在该领域多年的研究开发和市场信息积累，对当前LED用稀土氮化物红色荧光粉的现状进行了更为深入的调研、总结和分析，并检索和学习了已经执行的稀土荧光粉标准、LED荧光粉标准及相关试验方法标准，同时参考了有研稀土早在2008年推出LED氮化物荧光粉产品时就建立了其相应的企业标准，经过这些年的修订，该企业标准已经得到了下游封装客户的广泛认同；在此基础上结合国内外LED用稀土氮化物红色
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荧光粉产品性能，制定了《LED用稀土氮化物红色荧光粉》（预审稿），并于2012年7月16-19日在哈尔滨召开的稀土标准工作会议上进行了讨论，有研稀土根据预审会专家和各厂家及用户在预审会上提出的意见和建议，对荧光粉牌号及其主要性能指标中相对亮度、外量子效率、热猝灭性、密度、中心粒径d50及粒径分布离散度等进行了修改，并添加了“热稳定性”指标；此外对试验方法进行了调整，尽量引用了国标规定的试验方法。具体说来，主要工作过程简述如下：
1) 信息收集：包括市面上主要氮化物红粉产品的种类、指标和应用要求；
2) 在信息收集的基础上，根据市面上主要氮化物红粉产品的种类和色品坐标对其进行了归类，按色品坐标界定的发光颜色将LED用稀土氮化物红色荧光粉分为7个牌号，并根据《稀土产品牌号表示方法》（GB/T 17803-1999）和《荧光粉牌号》（GB/T 4073）两个标准的规定分别定义了它们的数字牌号和字符牌号。
3) 在测试市面上主要氮化物荧光粉产品性能，并综合分析测试结果的基础上，对7个牌号氮化物红色荧光粉的主要性能指标类型和指标数值、范围进行了研究确定，主要包括光谱性能、色品坐标、外量子效率、热稳定性、热猝灭性、密度和颗粒特性等；并据此编制了标准草案。
4) 形成的标准草案发送给20余家单位征求意见，并根据返回的意见和建议对标准草案进行了修改，形成了标准预审稿。
5) 2012年7月16-19日在哈尔滨召开的稀土标准工作会议上对标准进行了预审，预审专家和与会单位主要对标准涵盖荧光粉的技术指标和测试方法进行了建议。
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6) 标准编制组根据预审会上的意见和建议，对涵盖的LED氮化物荧光粉的性能进行了充分测试，修正了部分指标，并更改“温度特性”为“热猝灭性”、增加了“热稳定性”指标等内容。
3、标准编制原则和确定的主要内容
该标准是自主制订的国家标准，属于首次制定。标准编制过程中考虑了已经颁布实施的两个LED荧光粉标准：《白光LED灯用稀土黄色荧光粉》（GB/T 24982-2010）和《半导体发光二极管用荧光粉》（SJ/T 11397-2009）及《白光LED灯用稀土黄色荧光粉试验方法》（GB/T 23595）涉及的7个试验方法标准，除了在试验方法、检验规格上保持与上述标准的一致（引用标准）外，本标准同时还兼顾了产业发展和下游需求的现状和趋势，对标准涉及的氮化物荧光粉产品的范围及其性能指标作了相应规定和编制。
（1）、荧光粉种类及牌号：选定纳入本标准的荧光粉(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu和(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu是目前市面上LED用主流氮化物红色荧光粉产品；其牌号分类依据目前市面上的主要产品类型，并依据《GB/T 17803-1999 稀土产品牌号表示方法》和《GB/T 4073 荧光粉牌号》的规定编制了相应的数字牌号和字符牌号。
（2）光谱性能：荧光粉的光谱性能直接影响到封装产品的光色性能。其中发射光谱关系到产品的色品坐标、色温与显色性等，而半宽度也可以作为一个评价显色性的辅助参数，激发波长是选择LED芯片的依据。因此必须对荧光粉光谱性能的上述参数进行要求，对其试验方法也必须进行规定，鉴于试验方法与《白光LED灯用稀土黄色荧光粉试验方法》（GB/T 23595）中规定的试验方法相同，故此作了引用。
（3）色品坐标：荧光粉的色品坐标与芯片发出的光的色品坐标共同决定了封装产品的
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色度性能（色品坐标），因此是决定应用产品白光LED的核心参数，它比发射主峰更能直接反映出荧光粉的应用效果，是荧光粉制造商进行生产产品质量控制和下游客户选粉的核心参考指标之一，因此在本标准中将其作为产品分类和牌号定义的依据，以更好地指导其生产和应用。
（4）相对亮度与外量子效率：荧光粉的相对亮度是影响封装产品光效性能的关键参数，是荧光粉制造商进行生产产品质量控制和下游客户选粉的核心参考指标之一，因此必须加以定义；但由于目前尚未制定LED氮化物相对亮度测试用的标准样品，且目前实际情况是供需双方协商确定标准样品，鉴于此，在标准样品制定出来以前，本标准中规定相对亮度“按供需双方要求，标称值±2%”。另外，外量子效率也可以作为衡量荧光粉发光效率的一个重要指标，它直接关系到封装产品的亮度，目前许多下游用户需要荧光粉制造商提供该数据，且学术界对该指标也益加推崇，因此本标准中引入“外量子效率”指标，并规定本参数为供需双方协商检验项目。
（5）热稳定性：下游用户在封装过程中，要经过烤胶过程，该环节通常情况下是在150-180℃左右条件下，对封胶进行固化处理，荧光粉在经过该环节处理后会产生一定的光色性能变化，为反映这一变化，标准中规定了LED用稀土氮化物红色荧光粉在180℃保温8h处理后的热稳定性指标，以便更好地让荧光粉制造厂商控制产品质量，让下游用户择优选粉；选择180℃保温8h的条件同时也是为了与引用的试验方法《白光LED灯用稀土黄色荧光粉试验方法》（GB/T 23595.4-2009）相一致。
（5）热猝灭性：荧光粉在LED中工作时由于热传导作用而具有超过室温的温度，这个温度的存在使得荧光粉的光谱性能与色品坐标等与室温时相比会发生一定程度的改变，因此必须对它们的变化加以要求，以更好地指导生产和应用。根据目前LED的封装工艺，本标准选择上限温度——120℃来考核荧光粉的温度特性，保温20min是为了让荧光粉确
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实达到该温度并保持温度稳定。
（6）中心粒径及粒度分布：中心粒径及粒度分布是当前荧光粉供应商产品规格书中必须提供的数据，因为它们直接影响到荧光粉的涂覆性能以及封装产品的出光性能。目前市面上的主流产品，按中心粒径可分为d50小于10μm和大于10μm两类产品，考虑到下游厂家对两类产品要求的不同，在本标准中验收偏差分别规定为d50≤10，d50±0.5；d50>10，d50±1。
（7）电导率与pH值：这两个参数是用来评价荧光粉的应用性能的，具有合格电导率或pH值的荧光粉在使用时可在一定程度上避免其对树脂、芯片、支架、引线等的影响。
（8）产品的主要性能参数要求是根据有研稀土分析测试中心按照《白光LED灯用稀土黄色荧光粉试验方法》（GB/T 23595）涉及的7个试验方法标准及《 半导体发光二极管用荧光粉》（SJ/T 11397-2009）标准附录规定的试验方法对目前市面上主流氮化物红色荧光粉产品进行分析测试得到的结果综合考虑和编制的。
总之，上述参数是结合实际应用的要求是现状等来确定的，对其生产和使用均具有指导作用。
在上述原则的基础上，本标准主要规定了LED用稀土氮化物红色荧光粉的产品分类、要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输和储存，其中要求方面定义了产品的光谱性能（发射波长、激发波长、半宽度）、色品坐标、相对亮度、外量子效率、热稳定性、热猝灭性、密度和颗粒特性等其它主要性能指标。
该标准预计结构如下：
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——第1部分：范围
——第2部分：规范性引用文件
——第3部分：产品分类
——第4部分：要求
——第5部分：试验方法
——第6部分：检验规则
——第7部分：标志、包装、运输、储存
该标准编写文字表述和基本格式执行了国家标准GB/T1.1—2000《标准化工作导则第1单元：标准的起草与表述规则第1部分：标准编写的基本规定》的规定。
4、标准编制中重大技术内容或问题的说明
标准编制过程中遇到的主要意见有以下三个方面，先说明、回复如下：
（1）意见1：采用标准样品来评级荧光粉的相对亮度是行业的通用法则，该标准也应设立一个标准样品来定义各牌号产品的相对亮度；同时，外量子效率评价方式需要引入额外评价装备，且其与相对亮度是否存在对应关系需确定。
本标准引入外量子效率来评估LED用稀土氮化物红色荧光粉的发光效率。根据以往荧
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光粉标准的编制经验，对发光效率的评价采用的是“相对亮度”的概念，即在规定的激发条件下，荧光粉试样与同牌号标准样品的亮度之比。采用相对亮度的做法要求必须先要有大家公认的标准荧光粉，同时在每次选粉的时候均必须同时测试标准粉，因此可操作性较差。鉴于以上问题，本标准在保留“相对亮度”评价方法的基础上，引入了真正能反映荧光粉发光效率的指标——“外量子效率”的评价方法。采用“外量子效率”评价方法，不再需要引入“标准荧光粉”，而且在测试比较荧光粉时无须每次通过与标准荧光粉比较来评价其优劣，这样就简化了选粉工作；而且，从稀土三基色荧光粉标准荧光粉实行这么多年以来仍然没有被行业所普遍接受的现实不难发现，本标准采用的“外量子效率”比标准荧光粉方案的可操作性要强。尽管如此，但目前外量子效率测试仪器参差不齐、普及率也非常有限，且准确度也有待进一步提高，同时从目前实际应用层面来看，相对亮度测试方法仍是目前上下游沟通的主要方案，因此本标准中仍然保留了相对亮度的评判方法，但鉴于实际操作中不管是荧光粉企业还是下游封装企业都是根据自己需要来选择对比样品，本标准中将相对亮度测试用的标准样品定义为“供需双方协商决定”，如果为了标准规范和纠纷参照等目的需要规定一个标准样品的话，待国标样品制定完成之后再行修改。
（2）意见2：发射主峰应该与色品坐标对应，按牌号进行范围要求。
目前氮化物红粉主要有258和1113两种晶型的产品，产品分类的主要依据是色品坐标，由于它们的发射光谱均为宽谱，不仅测试误差大，且光谱形状受制备工艺的不同也会有些许差别，因而会造成同一个色品坐标可以对应着不同的发射主峰。而且从实际上下游沟通的层面来看，色品坐标和发射、激发光谱才是关键，发射主峰只是附加参考项目，因此标准中未按照牌号对其进行范围要求。
（3）意见3：半宽度指标范围太小，相应要求应再扩大5nm。
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目前行业广泛应用于LED荧光粉光谱性能测试的仪器主要有两类：一类是Hitachi、Horiba等生产的进口仪器（分光光度计），一类是远方、三色等生产的国产仪器（光谱辐射分析系统），这两类仪器的主要差别在于前者出厂时如无指定需求一般未采用标准光源进行光谱校正，因而其功能模块里面一般也未有色品坐标测试功能，而国产仪器一般在出厂时均预先做过标准光源光谱校正，因而也附带了可测试相对亮度、色品坐标、显色性等功能模块。从应用层面来说，色品坐标、半宽度和显色性等参数的测算均基于的是经过标准光源校正的测试仪器测得的光谱辐射曲线；因此，本标准对这些参数（包括半宽度、色品坐标）的规定均是基于经过标准光源校正的测试仪器的测试结果数据，符合真实情况。
5、预期效果
LED用氮化物红色荧光粉是高品质白光LED封装的关键材料。本标准对当前广泛应用的LED用氮化物红色荧光粉的一次性能及应用性能等主要性能参数进行了规定和要求，这些指标不仅可以为荧光粉供应商的生产提供指导，规范国内LED荧光粉的市场，而且还能成为沟通上、下游技术的桥梁，有利于下游封装客户合理选用高规格的适用荧光粉。
《LED用稀土氮化物红色荧光粉》
标准编制组
2012年10月31日
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