基于离心沉降的LED荧光涂层制备及其性能研究
发布时间：2021-06-22 16:23
本文基于离心工艺对白光LED荧光涂层模型、制造关键参数、器件封装结构等方面展开研究,建立了离心时的荧光粉分布数学模型及光学模型,研究了离心工艺参数对系列荧光涂层的光学性能影响,包括YAG荧光粉涂层、YAG荧光粉-氮化物荧光粉混合涂层和YAG荧光粉-CdSe/ZnS量子点混合涂层,揭示了离心工艺提升器件光色一致性的机理;通过实验研究了荧光涂层制备过程中的关键离心工艺参数,并验证了所提出模型的合理性;结合离心工艺特点,提出一种基于双向离心的荧光涂层结构及制备方法,有效改善器件光色品质。具体研究内容包括:1)离心沉降荧光粉的建模方法基于离心时单颗荧光粉颗粒在硅胶中的运动模型及荧光粉间的相互作用,模拟离心时荧光粉颗粒分布变化,建立离心工艺参数输入与浓度梯度分布输出的对应关系;采用时域有限差分方法,计算梯度浓度分布荧光涂层的光学特性,最终通过蒙特卡洛光线追迹方法模拟器件光色性能。本方法用于研究离心工艺参数对器件光学性能的影响,为荧光涂层的制备提供指导。2)离心工艺参数对LED光色性能的影响基于已建立模型,研究了离心加速度和离心时长等关键工艺参数对系列荧光涂层LED器件光色性能影响,结果表明离心使...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合透镜的保形涂覆结构和远程荧光结构
IE 模型是表征颗粒散射的最常用模型之一[32]，Liu Zongyuan 等人利用该模型计算AG 荧光涂层的散射和吸收系数，无需进行实验测试，同时结果也更具有普适性[33]。于 MIE 模型仅用于精确求解球形颗粒，对于其他形状及具有不确定粒径差异的器件模型可能产生较大计算误差。因此，Liu 等人又提出与浓度有关的修正系数，用于荧光粉颗粒散射和吸收截面系数，进一步完善了 MIE 模型在荧光粉建模方面的应4]，但该修正方法仅适用于单荧光粉组分的 LED。Chien-Hsiang Hung 等人重新提出种基于双向散射函数（bidirectional scattering distribution function, BSDF）的荧光涂模方法，基于实验对入射和出射光的测试结果，将荧光涂层视为若干具有不同出射的微元，模拟结果与实验光强匹配度高达 95%以上[35]。Chen Kuo-Ju 等人利用 BS法对保形涂覆和远程荧光器件进行模拟，发现结果与蒙特卡洛光线追迹方法的结果[36]。Acu a P 等人则在 BSDF 模型基础上对不同波长进行加权平均，这种优化的模预测后向散射二次入射荧光涂层的光线，进一步提升了计算的精度[37]。
第一章 绪论是，对于多样不规则的荧光粉颗粒，构建一套不依赖实验数据的通用模拟体系仍是必需。Yang 等人从微观角度出发，通过一种基于麦克斯韦方程组建立的时域有限差分（FDTD）方法研究了不规则颗粒的散射分布，较 MIE 方法更接近实际结果[38]。Ding Xinrui 等人将 FDTD 方法和 Monte-Carlo 光线追迹方法结合，提出一种高效的荧光涂层模拟方法[39]，原理如图 1-3 所示，该方法将荧光粉颗粒的微观光学特性算法与荧光涂层的宏观光学特性通过坡印廷矢量结合起来，突破了传统模拟方法精度与效率难以兼得的瓶颈。LiJiasheng 等人则进一步将该方法应用于混合荧光粉的模拟[40]，表明该模拟方法具有良好的普适性。本文的光学仿真也基于此方法，将在第二章中详细说明。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced optical and thermal performance of white light-emitting diodes with horizontally layered quantum dots phosphor nanocomposites[J]. SHUDONG YU,YONG TANG,ZONGTAO LI,KAIHANG CHEN,XINRUI DING,BINHAI YU. Photonics Research. 2018(02)
[2]国家发改委等十三部委联合制定《半导体照明产业“十三五”发展规划》[J]. 宋诚. 中国设备工程. 2017(16)
[3]High-efficiency LED COB device combined diced V-shaped pattern and remote phosphor[J]. 李宗涛,王卉玉,余彬海,丁鑫锐,汤勇. Chinese Optics Letters. 2017(04)
[4]Toward commercial realization of quantum dot based white light-emitting diodes for general illumination[J]. KEN T.SHIMIZU,MARCEL B?HMER,DANIEL ESTRADA,SUMIT GANGWAL,STEFAN GRABOWSKI,HELMUT BECHTEL,EDWARD KANG,KENNETH J.VAMPOLA,DANIELLE CHAMBERLIN,OLEG B.SHCHEKIN,JYOTI BHARDWAJ. Photonics Research. 2017(02)
[5]LED模块荧光粉胶在线修补方案[J]. 王宇阳. 自动化与信息工程. 2017(01)
[6]“十三五”我国半导体照明产业发展展望[J]. 吴玲. 照明工程学报. 2017(01)
[7]大功率LED用荧光粉硅胶固化过程中的颗粒沉淀现象模拟[J]. 王依蔓,郑怀,罗小兵. 中国科技论文. 2014(08)
[8]荧光粉层形状对白光LED空间色温均匀性的影响[J]. 刘志彬,钱可元,罗毅. 半导体光电. 2012(05)
[9]矩形和椭圆内均匀分布随机点定理及应用[J]. 李旭东,赵雪娇. 成都理工大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]AR-G2型流变仪分析技术的应用[J]. 周洪涛,谢佃和,吴永岚. 中国仪器仪表. 2009(02)
博士论文
[1]LED封装中荧光粉光热耦合研究及工艺应用[D]. 胡润.华中科技大学 2015
[2]集成式LED多芯片封装的设计与制造[D]. 李宗涛.华南理工大学 2013
[3]大功率LED封装设计与制造的关键问题研究[D]. 刘宗源.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]量子点转化LED的光谱与封装结构优化[D]. 朱永明.华中科技大学 2016
[2]白光LED荧光粉电泳沉积技术的研究[D]. 张伟.电子科技大学 2016
[3]荧光粉沉降导致的白光LED色温漂移及其解决办法[D]. 贾龙昌.东南大学 2015
[4]LED背光液晶电视色彩一致性的研究[D]. 李威.山东大学 2013
[5]大功率LED晶圆级封装荧光粉涂覆技术研究[D]. 余珊.华中科技大学 2012
[6]荧光粉沉降问题对LED光学一致性的影响[D]. 冯瀚.华中科技大学 2011
[7]荧光粉硅胶分散体平面涂层白光LED封装技术[D]. 万远涛.电子科技大学 2011
本文编号：3243159
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合透镜的保形涂覆结构和远程荧光结构
IE 模型是表征颗粒散射的最常用模型之一[32]，Liu Zongyuan 等人利用该模型计算AG 荧光涂层的散射和吸收系数，无需进行实验测试，同时结果也更具有普适性[33]。于 MIE 模型仅用于精确求解球形颗粒，对于其他形状及具有不确定粒径差异的器件模型可能产生较大计算误差。因此，Liu 等人又提出与浓度有关的修正系数，用于荧光粉颗粒散射和吸收截面系数，进一步完善了 MIE 模型在荧光粉建模方面的应4]，但该修正方法仅适用于单荧光粉组分的 LED。Chien-Hsiang Hung 等人重新提出种基于双向散射函数（bidirectional scattering distribution function, BSDF）的荧光涂模方法，基于实验对入射和出射光的测试结果，将荧光涂层视为若干具有不同出射的微元，模拟结果与实验光强匹配度高达 95%以上[35]。Chen Kuo-Ju 等人利用 BS法对保形涂覆和远程荧光器件进行模拟，发现结果与蒙特卡洛光线追迹方法的结果[36]。Acu a P 等人则在 BSDF 模型基础上对不同波长进行加权平均，这种优化的模预测后向散射二次入射荧光涂层的光线，进一步提升了计算的精度[37]。
第一章 绪论是，对于多样不规则的荧光粉颗粒，构建一套不依赖实验数据的通用模拟体系仍是必需。Yang 等人从微观角度出发，通过一种基于麦克斯韦方程组建立的时域有限差分（FDTD）方法研究了不规则颗粒的散射分布，较 MIE 方法更接近实际结果[38]。Ding Xinrui 等人将 FDTD 方法和 Monte-Carlo 光线追迹方法结合，提出一种高效的荧光涂层模拟方法[39]，原理如图 1-3 所示，该方法将荧光粉颗粒的微观光学特性算法与荧光涂层的宏观光学特性通过坡印廷矢量结合起来，突破了传统模拟方法精度与效率难以兼得的瓶颈。LiJiasheng 等人则进一步将该方法应用于混合荧光粉的模拟[40]，表明该模拟方法具有良好的普适性。本文的光学仿真也基于此方法，将在第二章中详细说明。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced optical and thermal performance of white light-emitting diodes with horizontally layered quantum dots phosphor nanocomposites[J]. SHUDONG YU,YONG TANG,ZONGTAO LI,KAIHANG CHEN,XINRUI DING,BINHAI YU. Photonics Research. 2018(02)
[2]国家发改委等十三部委联合制定《半导体照明产业“十三五”发展规划》[J]. 宋诚. 中国设备工程. 2017(16)
[3]High-efficiency LED COB device combined diced V-shaped pattern and remote phosphor[J]. 李宗涛,王卉玉,余彬海,丁鑫锐,汤勇. Chinese Optics Letters. 2017(04)
[4]Toward commercial realization of quantum dot based white light-emitting diodes for general illumination[J]. KEN T.SHIMIZU,MARCEL B?HMER,DANIEL ESTRADA,SUMIT GANGWAL,STEFAN GRABOWSKI,HELMUT BECHTEL,EDWARD KANG,KENNETH J.VAMPOLA,DANIELLE CHAMBERLIN,OLEG B.SHCHEKIN,JYOTI BHARDWAJ. Photonics Research. 2017(02)
[5]LED模块荧光粉胶在线修补方案[J]. 王宇阳. 自动化与信息工程. 2017(01)
[6]“十三五”我国半导体照明产业发展展望[J]. 吴玲. 照明工程学报. 2017(01)
[7]大功率LED用荧光粉硅胶固化过程中的颗粒沉淀现象模拟[J]. 王依蔓,郑怀,罗小兵. 中国科技论文. 2014(08)
[8]荧光粉层形状对白光LED空间色温均匀性的影响[J]. 刘志彬,钱可元,罗毅. 半导体光电. 2012(05)
[9]矩形和椭圆内均匀分布随机点定理及应用[J]. 李旭东,赵雪娇. 成都理工大学学报(自然科学版). 2012(05)
[10]AR-G2型流变仪分析技术的应用[J]. 周洪涛,谢佃和,吴永岚. 中国仪器仪表. 2009(02)
博士论文
[1]LED封装中荧光粉光热耦合研究及工艺应用[D]. 胡润.华中科技大学 2015
[2]集成式LED多芯片封装的设计与制造[D]. 李宗涛.华南理工大学 2013
[3]大功率LED封装设计与制造的关键问题研究[D]. 刘宗源.华中科技大学 2010
硕士论文
[1]量子点转化LED的光谱与封装结构优化[D]. 朱永明.华中科技大学 2016
[2]白光LED荧光粉电泳沉积技术的研究[D]. 张伟.电子科技大学 2016
[3]荧光粉沉降导致的白光LED色温漂移及其解决办法[D]. 贾龙昌.东南大学 2015
[4]LED背光液晶电视色彩一致性的研究[D]. 李威.山东大学 2013
[5]大功率LED晶圆级封装荧光粉涂覆技术研究[D]. 余珊.华中科技大学 2012
[6]荧光粉沉降问题对LED光学一致性的影响[D]. 冯瀚.华中科技大学 2011
[7]荧光粉硅胶分散体平面涂层白光LED封装技术[D]. 万远涛.电子科技大学 2011
本文编号：3243159
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