本文關(guān)鍵詞：大功率白光LED中熒光粉涂覆工藝的格子Boltzmann模擬研究

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【摘要】：大功率白光LED被認(rèn)為是21世紀(jì)綠色照明光源,廣泛應(yīng)用于各個方面。為獲得白光LED照明,需將熒光粉顆粒與硅膠混合并通過點(diǎn)涂等方式涂覆于藍(lán)光LED芯片上,芯片發(fā)出的藍(lán)光與受激熒光粉發(fā)出的黃光混合,最終得到白光。熒光粉涂覆工藝的流動和傳熱過程極大地影響其幾何和物理特征,并最終影響LED光學(xué)和熱學(xué)性能。目前對于熒光粉涂覆工藝的優(yōu)化多基于經(jīng)驗(yàn)性摸索,常依賴于大型精密設(shè)備和復(fù)雜工藝。然而,熒光粉涂覆成形的物理本質(zhì)上是一個流動與傳熱問題,若能掌握其中的流動與傳熱規(guī)律,便可通過簡單、低成本的熒光粉涂覆工藝實(shí)現(xiàn)理想的熒光粉硅膠特性。本文應(yīng)用格子Boltzmann方法,建立了熒光粉硅膠復(fù)合材料的傳熱格子Boltzmann模型和熒光粉硅膠涂覆成形的流動格子Boltzmann模型,研究熒光粉涂覆工藝中的流動與傳熱規(guī)律。建立熒光粉硅膠復(fù)合材料有效導(dǎo)熱系數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)測模型,并研究熒光粉粒徑、沉淀對其熱性質(zhì)的影響。將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比可知,該模型能夠準(zhǔn)確模擬熒光粉硅膠復(fù)合材料的有效導(dǎo)熱系數(shù),當(dāng)熒光粉體積分?jǐn)?shù)在0.038到0.45之間時,LBM模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差不大于7%。熒光粉顆粒粒徑的增大有利于有效導(dǎo)熱系數(shù)的增大;且不同粒徑熒光粉顆粒的混合能夠進(jìn)一步增大其有效導(dǎo)熱系數(shù)。而顆粒沉淀亦會使復(fù)合材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)增大,且在大熒光粉體積分?jǐn)?shù)時增大更為顯著。對熒光粉自由點(diǎn)涂工藝中的流動過程進(jìn)行模擬,分析平坦表面和方形凸起結(jié)構(gòu)兩種常見情況下點(diǎn)涂成形過程中的流動規(guī)律。分析表明,格子Boltzmann方法能夠正確模擬熒光粉硅膠點(diǎn)涂中的流動過程;熒光粉硅膠液滴的接觸線與其直徑之比(dL/D)與時間(t/T)成冪函數(shù)關(guān)系(dL/D)~(t/T)m。對熒光粉微壓印工藝進(jìn)行流動模擬,由于階梯結(jié)構(gòu)邊緣的滯止作用,芯片與模具尺寸比和熒光粉硅膠體積對其流動影響均存在臨界值。通過調(diào)整芯片與模具尺寸比和熒光粉硅膠體積等因素,可以實(shí)現(xiàn)錐形,倒錐形和方形等多種熒光粉硅膠層形貌;且方形熒光粉硅膠層的空間顏色均勻性較好,其最大相關(guān)色溫差為850K。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM923.34

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