LED封裝中熒光粉光熱耦合研究及工藝應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、大功率白光發(fā)光二極管(LED)封裝憑借其節(jié)能、環(huán)保、高可靠性、長壽命等優(yōu)勢,被認(rèn)為是第四代照明光源,已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘I畹姆椒矫婷妗;谒{(lán)光LED芯片和黃色熒光粉的白光LED封裝是目前應(yīng)用最為廣泛的形式,也是本論文的主要研究對象。熒光粉作為一種光致發(fā)光材料,決定了白光LED封裝的色溫、空間顏色均勻性、顯色指數(shù)等光學(xué)參數(shù),其本身還會(huì)產(chǎn)生光致發(fā)熱進(jìn)而影響LED封裝的熱學(xué)性能。為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)熒光粉良好的光學(xué)和熱學(xué)性能,本論文將熒光粉的光學(xué)和熱

2、學(xué)性能進(jìn)行耦合研究,并用于指導(dǎo)新型工藝的開發(fā),取得了如下成果:
  1)基于Mie散射理論計(jì)算了熒光粉顆粒的光學(xué)常數(shù),包括吸收系數(shù)、散射系數(shù)、各向異性參數(shù)等。結(jié)合熒光粉顆粒的光吸收、散射和轉(zhuǎn)化特性,通過修正Kubelka-Munk理論,建立了更貼近真實(shí)情況的單層和多層熒光粉光散射模型,分析了熒光粉顆粒沉淀現(xiàn)象。此外還首次發(fā)現(xiàn)了單顆白光LED模塊中混光的“近場效應(yīng)”。
  2)基于Unit Cell方法建立2D/3D模型計(jì)算了

3、熒光粉硅膠混合物的有效導(dǎo)熱系數(shù),并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,誤差在5%以內(nèi)。提出了基于磁納米顆粒測量熒光粉溫度的方法,結(jié)果表明在電壓為5.2V時(shí),LED芯片溫度為326.8K,而熒光粉溫度為374.8K,在不同電壓下都觀察到熒光粉溫度高于芯片溫度的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。進(jìn)一步通過在線可靠性測試,發(fā)現(xiàn)熒光粉溫度高的LED光衰嚴(yán)重,而降低熒光粉溫度可以抑制LED光衰,因此降低熒光粉溫度是實(shí)現(xiàn)高性能白光LED封裝的必要環(huán)節(jié)。
  3)建立了熒光粉的光熱耦合

4、模型,推導(dǎo)出熒光粉的光致發(fā)熱表達(dá)式,研究了熒光粉參數(shù)對熒光粉光致發(fā)熱的影響??紤]熒光粉光致發(fā)熱,首次發(fā)現(xiàn)了白光LED封裝中由熒光粉位置和濃度引起的“熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移”現(xiàn)象,并基于遺傳算法優(yōu)化熒光粉顆粒分布,提出降低熒光粉溫度的具體措施。
  4)基于熒光粉的光熱耦合模型,提出了多種優(yōu)化熒光粉涂覆的工藝,包括優(yōu)化熒光粉保形涂覆的工藝參數(shù),給出理想熒光粉保形涂覆厚度為50到70μm;設(shè)計(jì)出了同時(shí)實(shí)現(xiàn)熒光粉保形涂覆和均勻照明的一次光學(xué)自由曲面透

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