本文關鍵詞：基于梯度折射率與多層結(jié)構改善LED光引擎光提取效率與色溫均勻性的光學組件封裝，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著LED應用越來越廣泛,市場對LED的發(fā)光性能要求也隨之提高。而LED是一種單色光源,需要將其轉(zhuǎn)換為白光才能滿足日常生活中的各種需求。目前市場上最流行的方式是通過GaInN/GaN藍光芯片封裝Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)黃色熒光粉來實現(xiàn)白光。但這種方式實現(xiàn)的白光LED器件由于各種因素導致光線被困在LED芯片及LED器件內(nèi)無法提取出來,使LED光提取效率較低,以及熒光粉分布不均勻?qū)е翷ED色溫分布不均勻等問題。針對以上問題,我們采用以下幾種方法來進行改進。首先,通過向封裝層中添加高折射率的納米散射劑來構筑具有梯度折射率的多層封裝結(jié)構。在硅膠內(nèi)均勻混入含有YAG熒光粉與不同比例的納米散射劑,納米Si02、納米Ti02和納米Si3N4,然后在LED芯片上進行一層或多層的封裝。研究了納米散射劑種類、納米散射劑濃度及封裝層數(shù)對提高LED光提取效率的影響。結(jié)果表明,添加納米散射劑之后LED器件的發(fā)光強度均有所提升,且電流越大增強效果越顯著。此外,采用具有梯度折射率的多層封裝結(jié)構也可以顯著提高LED的光提取效率。尤其是當白光LED器件采用納米Si02作為散射劑和雙層封裝結(jié)構時,發(fā)光強度在50 mA的電流下最高要比傳統(tǒng)單層LED提高至50%。其次,通過采用具有梯度折射率的雙透鏡結(jié)構來改善LED器件色溫的均勻性。首先,通過在烘干過程中改變LED器件方向來研究熒光粉的分布對LED性能的影響。結(jié)果表明LED發(fā)光性能受熒光粉的分布影響較大。其次利用重力作用使硅膠在芯片上方形成凹透鏡結(jié)構,并在上方涂覆熒光粉層使其形成凸透鏡,最終形成雙透鏡組合的LED封裝結(jié)構。觀察可知這種雙透鏡結(jié)構改變了熒光粉在LED器件中的位置及分布,而且梯度折射率有助于提高LED器件的光提取率。最后,通過粗化LED器件封裝硅膠層的上表面來提高LED器件的光提取效率。這種粗糙化表面通過用圖案化的藍寶石對封裝硅膠進行壓制來獲得。論文利用這種簡單易操作的方法制作出了具有高的光提取效率的LED器件。
【關鍵詞】：LED封裝 梯度折射率 熒光粉 沉降
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.8
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-35
• 1.1 引言17-18
• 1.2 基本概念介紹18-22
• 1.2.1 LED與交流LED18-20
• 1.2.2 光引擎與光學模組20-21
• 1.2.3 光提取效率21
• 1.2.4 光通量21
• 1.2.5 色溫與顯色指數(shù)21-22
• 1.3 白光LED實現(xiàn)方式22-24
• 1.3.1 紅、綠、藍三基色LED組合22
• 1.3.2 藍光LED激發(fā)不同色熒光粉22-23
• 1.3.3 紫外LED激發(fā)三基色熒光粉23-24
• 1.4 LED封裝形式24-31
• 1.4.1 LED封裝意義24
• 1.4.2 LED封裝基本工藝流程24-25
• 1.4.3 LED封裝分類25-30
• 1.4.4 LED封裝趨勢30-31
• 1.5 LED封裝技術發(fā)展趨勢31-33
• 1.5.1 LED封裝提高光提取效率研究進展31-32
• 1.5.2 LED封裝提高色溫均勻性研究進展32-33
• 1.6 研究的目的及意義33-35
• 第二章 利用梯度折射率多層封裝結(jié)構提高白光LED器件發(fā)光的提取效率35-53
• 2.1 引言35
• 2.2 實驗部分35-40
• 2.2.1 實驗藥品與儀器35-37
• 2.2.2 實驗設計理論37-39
• 2.2.3 實驗步驟39-40
• 2.3 結(jié)果與討論40-51
• 2.3.1 單層結(jié)構白光LED器件封裝與發(fā)光性能研究40-45
• 2.3.2 雙層結(jié)構白光LED器件封裝與發(fā)光性能研究45-49
• 2.3.3 三層及四層結(jié)構白光LED器件封裝發(fā)光性能研究49-51
• 2.4 小結(jié)51-53
• 第三章 通過控制表面張力形成雙透鏡結(jié)構改善LED器件在空間立體角發(fā)光色溫的均勻性53-72
• 3.1 引言53-54
• 3.2 實驗部分54-56
• 3.2.1 實驗儀器54
• 3.2.2 實驗設計54-55
• 3.2.3 實驗步驟55-56
• 3.3 結(jié)果與討論56-70
• 3.3.1 熒光粉沉降作用對LED光學性能的影響研究56-62
• 3.3.2 利用重力作用在LED封裝中實現(xiàn)雙層透鏡結(jié)構62-70
• 3.4 小結(jié)70-72
• 第四章 利用圖案化藍寶石粗糙化LED表面提高LED發(fā)光性能研究72-78
• 4.1 引言72
• 4.2 實驗部分72-73
• 4.2.1 實驗選材72-73
• 4.2.2 實驗步驟73
• 4.3 結(jié)果與討論73-77
• 4.3.1 粗糙化LED硅膠表面對提高LED光強的研究73-77
• 4.3.2 粗糙化LED封裝層表面對提高LED光通量和光效的研究77
• 4.4 小結(jié)77-78
• 第五章 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-85
• 攻讀碩士學位期間取得的科研成果85-86
• 發(fā)表論文85-86
• 申請專利86

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于梯度折射率與多層結(jié)構改善LED光引擎光提取效率與色溫均勻性的光學組件封裝，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：493174