白光pc-LEDs多层涂覆结构的研究
发布时间：2021-03-11 06:35
固态照明是一种新型的照明技术并成为现在照明的主流方式,具有高亮度、低成本、低能耗、无污染等优点,最常见的半导体固体光源是发光二极管,简称LED,对白光LED不间断的进行探索研究,LED的发光效率也随着研究的深入而逐渐提高。随之荧光粉层的涂层结构也被不断的优化以提高发光效率。白光LED最常见的实现方式是pc-LEDs,即在氮化镓基蓝光LED芯片上涂覆YAG:Ce黄色荧光粉混合输出白光。但这种实现方式由于某些因素会导致光线在内部被吸收、出光效率低,且荧光粉涂覆不均匀,容易使各角度光强分布不均匀,显然在目前的封装结构中依然无法摆脱光效低和色温不均匀等缺点。而衡量白光LED的性能的主要指标就是发光效率和空间色温分布。因此设计优化pc-LEDs封装结构,提高各性能指标参数是目前的热点。本课题主要研究荧光粉与硅胶混合层的涂层结构对光学性能的影响,通过添加高折射率的纳米氧化物设计出梯度折射率结构来减少封装内部光线的全反射,提高光抽取率,优化设计得到发光效率和空间色温分布均匀性最佳的荧光粉涂层结构。本文研究的主要内容如下:（1）添加纳米SiO2。传统的做法是添加微米颗粒,微米颗粒...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
显示了最先进的商业pc-LEDs封装暖白光的可见功率图
图 1-4 pc-LED 封装结构光功率流程图[17]综上所述，目前采用最先进的 LED 暖白光封装效率为 33%，等同于蓝光 LED芯片效率 66%、荧光粉和散射吸收效率 63%以及白光光谱效率 78%的乘积。1.5 本课题研究内容及意义蓝光不能完全从芯片中提取出来以及同样重要的一部分白光由于散射和吸收损失不能完全从封装结构中提取，最大限度地减少这两个损失渠道代表了效率改善的一个重大机会。对于这两个损失渠道根本的挑战是高折射率的氮化镓半导体和荧光粉的散射吸收封装结构，研究能使光从蓝色 LED 和白光装置中逃逸更快的方法是一个难点，采用低折射率封装材料、设计新颖的封装材料形状或者是部分相干定向光束是可行的实验方法；另一挑战是开发出最大限度地减少吸收光线的结构材料，减少光与材料表面的相互作用。因此本文希望设计出一种折射率呈梯度的涂覆结构，通过添加纳米高折射率颗粒提高硅胶荧光粉混合体系的折射率，使得大部分的光从封装结构中逃逸出来，
第二章 白光 LED 理论基础与主要性能参数2.1 LED 发光原理LED 芯片是 LED 模块中将电能转换为光能的中枢，芯片的功能结构是空穴半导体（P 型）和电子型半导体（n 型）组成的 PN 结[18]，其工作原理如图 2-示。在加入电场的驱动下，P 型半导体中由杂质供给的空穴和 N 型半导体中的由电子相对运动；由于 p 型半导体中有更多的空穴，所以来自 p 型半导体中的穴自由扩散到 n 区中合电子，导致 p 型半导体中空穴减少，不可移动的电子较带负电。另一方面，N 型半导体具有比电子更多的空穴，使得它们带正电。在两的界面处将产生内部作用形成的电场，其方向从 N 型指向 P 型半导体，并最终加 P 型半导体层的电势。由于在两个空间电荷层之间存在电场，因此将发生电从一个方向向另一个方向的转移，带正电的 n 区和带有负电的 p 区之间存在电差，叫做势垒，这个空间电荷区称为 p-n 结[19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高出光品质LED封装:现状及进展[J]. 余兴建,舒伟程,胡润,谢斌,罗小兵. 中国科学:技术科学. 2017(09)
[2]日本制定LED标准的经验和做法[J]. 边红彪. 中国标准化. 2012(05)
[3]一种基于大功率LED照明灯的可见光通信系统[J]. 杨宇,刘博,张建昆,陈雄斌,陈弘达. 光电子.激光. 2011(06)
[4]LED在农业领域的应用现状与发展战略[J]. 杨其长. 中国科技财富. 2011(01)
[5]GaN基蓝光LED关键技术进展[J]. 刘一兵. 真空电子技术. 2008(03)
硕士论文
[1]基于梯度折射率与多层结构改善LED光引擎光提取效率与色温均匀性的光学组件封装[D]. 赵二龙.合肥工业大学 2016
[2]白光LED的自适应涂层技术研究[D]. 雷巧林.电子科技大学 2015
本文编号：3076028
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
显示了最先进的商业pc-LEDs封装暖白光的可见功率图
图 1-4 pc-LED 封装结构光功率流程图[17]综上所述，目前采用最先进的 LED 暖白光封装效率为 33%，等同于蓝光 LED芯片效率 66%、荧光粉和散射吸收效率 63%以及白光光谱效率 78%的乘积。1.5 本课题研究内容及意义蓝光不能完全从芯片中提取出来以及同样重要的一部分白光由于散射和吸收损失不能完全从封装结构中提取，最大限度地减少这两个损失渠道代表了效率改善的一个重大机会。对于这两个损失渠道根本的挑战是高折射率的氮化镓半导体和荧光粉的散射吸收封装结构，研究能使光从蓝色 LED 和白光装置中逃逸更快的方法是一个难点，采用低折射率封装材料、设计新颖的封装材料形状或者是部分相干定向光束是可行的实验方法；另一挑战是开发出最大限度地减少吸收光线的结构材料，减少光与材料表面的相互作用。因此本文希望设计出一种折射率呈梯度的涂覆结构，通过添加纳米高折射率颗粒提高硅胶荧光粉混合体系的折射率，使得大部分的光从封装结构中逃逸出来，
第二章 白光 LED 理论基础与主要性能参数2.1 LED 发光原理LED 芯片是 LED 模块中将电能转换为光能的中枢，芯片的功能结构是空穴半导体（P 型）和电子型半导体（n 型）组成的 PN 结[18]，其工作原理如图 2-示。在加入电场的驱动下，P 型半导体中由杂质供给的空穴和 N 型半导体中的由电子相对运动；由于 p 型半导体中有更多的空穴，所以来自 p 型半导体中的穴自由扩散到 n 区中合电子，导致 p 型半导体中空穴减少，不可移动的电子较带负电。另一方面，N 型半导体具有比电子更多的空穴，使得它们带正电。在两的界面处将产生内部作用形成的电场，其方向从 N 型指向 P 型半导体，并最终加 P 型半导体层的电势。由于在两个空间电荷层之间存在电场，因此将发生电从一个方向向另一个方向的转移，带正电的 n 区和带有负电的 p 区之间存在电差，叫做势垒，这个空间电荷区称为 p-n 结[19]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]高出光品质LED封装:现状及进展[J]. 余兴建,舒伟程,胡润,谢斌,罗小兵. 中国科学:技术科学. 2017(09)
[2]日本制定LED标准的经验和做法[J]. 边红彪. 中国标准化. 2012(05)
[3]一种基于大功率LED照明灯的可见光通信系统[J]. 杨宇,刘博,张建昆,陈雄斌,陈弘达. 光电子.激光. 2011(06)
[4]LED在农业领域的应用现状与发展战略[J]. 杨其长. 中国科技财富. 2011(01)
[5]GaN基蓝光LED关键技术进展[J]. 刘一兵. 真空电子技术. 2008(03)
硕士论文
[1]基于梯度折射率与多层结构改善LED光引擎光提取效率与色温均匀性的光学组件封装[D]. 赵二龙.合肥工业大学 2016
[2]白光LED的自适应涂层技术研究[D]. 雷巧林.电子科技大学 2015
本文编号：3076028
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