【摘要】：大功率發(fā)光二級(jí)管(LED)作為新一代的綠色光源,已廣泛地應(yīng)用于各種照明領(lǐng)域。目前大多數(shù)白光LED器件采用的是在LED芯片上涂覆熒光粉和環(huán)氧/硅膠混合物的封裝形式,由于環(huán)氧/硅膠等有機(jī)聚合物的耐熱性和抗老化性能較差,采用了這類有機(jī)聚合物的白光LED難以用于高功率器件中。為了提高LED器件的光學(xué)性能及可靠性,本文提出將絲網(wǎng)印刷和低溫共燒技術(shù)相結(jié)合的方法來(lái)制備熒光玻璃,并將得到的熒光玻璃用于大功率白光LED封裝。為了分析這種熒光玻璃在LED封裝中的應(yīng)用性能,本文從LED封裝的出光效率、顏色品質(zhì)和熱可靠性三個(gè)方面開(kāi)展研究。具體研究?jī)?nèi)容包括：1)通過(guò)絲網(wǎng)印刷和低溫共燒的方法制備熒光玻璃。研究了熒光粉摻量和燒結(jié)工藝溫度對(duì)熒光玻璃發(fā)光性能的影響,實(shí)驗(yàn)分析得到熒光玻璃的最佳燒結(jié)溫度為550℃～600℃。將熒光玻璃封裝在LED模塊中,研究了熒光粉摻量、熒光玻璃放置方向和玻璃基板厚度對(duì)白光LED性能的影響。結(jié)果表明,玻璃粉與熒光粉的重量比為8.3：1.7時(shí),白光LED的綜合光學(xué)性能最優(yōu)。將熒光玻璃層面朝芯片方向放置、減小玻璃基板厚度,均有利于提高白光LED的光效。2)為了提高熒光玻璃LED封裝的出光效率,提出一種在熒光玻璃表面制作粗化結(jié)構(gòu)的方法。實(shí)驗(yàn)中制備了三種粗化結(jié)構(gòu),分別是周期分布的微米結(jié)構(gòu)、隨機(jī)分布的微米結(jié)構(gòu)和隨機(jī)分布的納米結(jié)構(gòu)。探究了不同粗化結(jié)構(gòu)對(duì)LED封裝光學(xué)性能的影響,揭示了粗化結(jié)構(gòu)提高LED出光效率的內(nèi)在機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用周期分布的微米結(jié)構(gòu)能夠?qū)ED出光效率提高9%以上,而隨機(jī)分布的微米結(jié)構(gòu)能夠使LED半光強(qiáng)角由120.80擴(kuò)大到129.10,隨機(jī)分布的納米結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒉Ａ腹饴侍岣?%。3)為了提高熒光玻璃LED封裝的顏色品質(zhì),提出一種新型的多層圓錐形熒光玻璃結(jié)構(gòu)。光學(xué)模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用多次印刷堆疊法制作的三層圓錐形熒光玻璃能夠顯著改善LED的顏色均勻性。采用黃粉和紅粉混合共燒的方法制備了高顯色指數(shù)的熒光玻璃,通過(guò)調(diào)節(jié)黃粉和紅粉比例得到了從冷白光到暖白光不同色溫的白光LED。制備了紅黃分離的雙層型熒光玻璃和半圓形、同心圓形兩種圖形化結(jié)構(gòu)的熒光玻璃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用這些特殊的結(jié)構(gòu)形式能夠降低山于紅粉和黃粉光譜重疊而造成的光線重吸收損耗。4)為了分析熒光玻璃的熱可靠性,建立三維單元體模型計(jì)算了熒光玻璃復(fù)合材料的等效熱導(dǎo)率,并通過(guò)熱線法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明,模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的偏差在4%以內(nèi)。綜合運(yùn)用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的手段研究了熒光材料熱導(dǎo)率對(duì)LED封裝光學(xué)性能的影響,分析結(jié)果表明熒光玻璃溫度低于熒光粉膠溫度,熒光玻璃LED封裝的光通量飽和點(diǎn)更高,色溫更穩(wěn)定。在不同溫度下分別對(duì)熒光粉膠和熒光玻璃進(jìn)行老化試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)熒光玻璃的光學(xué)性能在熱老化過(guò)程中能夠持續(xù)保持穩(wěn)定。
[Abstract]:As a new generation of green light source, high power light-emitting diode (LED) has been widely used in various lighting fields. At present, most white LED devices are encapsulated with phosphors coated on LED chips and epoxy / silica gel mixtures, because of the poor heat resistance and aging resistance of organic polymers such as epoxy / silica gel. White LED with this kind of organic polymer is difficult to be used in high power devices. In order to improve the optical properties and reliability of LED devices, a method of combining screen printing with low temperature co-firing technology is proposed to prepare fluorescent glass. The fluorescent glass is used in high-power white light LED packaging. In order to analyze the application performance of the fluorescent glass in LED packaging, the light efficiency, color quality and thermal reliability of LED packaging are studied in this paper. The main contents are as follows: 1) fluorescent glass was prepared by screen printing and low temperature co-firing. The effects of phosphor content and sintering temperature on luminescent properties of fluorescent glass were studied. The optimum sintering temperature of fluorescent glass was obtained from 550 鈩，

本文編號(hào)：2296578