一種新型的白光LED疊層涂覆結(jié)構(gòu).pdf

1、高質(zhì)量照明光源的主要指標(biāo)就是器件的發(fā)光效率，光斑的光強(qiáng)和空間色溫均勻性，而熒光粉涂層結(jié)構(gòu)是影響光效、空間光色以及空間光強(qiáng)分布的重要因素。對(duì)于現(xiàn)有的白光 pc-LEDs器件而言，即使采用了目前先進(jìn)的涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和相關(guān)的涂層工藝，其白光光斑中藍(lán)黃光空間配比的均勻一致性仍然有待提高，尚無(wú)法滿足高質(zhì)量照明光源的性能要求，為了改善 pc-LEDs器件的光斑空間光色均勻性，本文通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的熒光粉涂層光學(xué)模型對(duì) pc-LEDs中的光子傳輸過(guò)程進(jìn)

2、行了仿真計(jì)算研究，研究了熒光粉層結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)器件光度學(xué)、色度學(xué)性能的作用，并開(kāi)展了涂層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了一種光色均勻性改善效果突出的熒光粉涂層結(jié)構(gòu)方案，并得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　首先，本文沿用了仿真熒光粉涂層結(jié)構(gòu)廣泛采用蒙特卡洛思想進(jìn)行建模，建模過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化了蒙特卡洛方法的逆問(wèn)題求解方式有效的控制住有限計(jì)算量條件下的理論誤差。通過(guò)三維坐標(biāo)系變換中旋轉(zhuǎn)矩陣的嚴(yán)密推導(dǎo)優(yōu)化了散射矢量處理的過(guò)程，減少了角度判斷次數(shù)，提升了散射過(guò)程計(jì)算效率

3、。
　　采用上述模型，對(duì)常規(guī)涂層結(jié)構(gòu)中球冠狀熒光粉涂層結(jié)構(gòu)的仿真證明了光斑光色不均勻的物理缺陷是由于藍(lán)黃光空間分布特性不匹配導(dǎo)致。藍(lán)光光線集中在中央法線方向出射從而造成中央?yún)^(qū)域相對(duì)色溫過(guò)高，邊緣區(qū)域相對(duì)色溫偏低，即光斑藍(lán)心現(xiàn)象，與實(shí)際光斑的中間區(qū)域偏藍(lán)邊緣偏黃的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吻合，于是本文提出了基于藍(lán)黃光光強(qiáng)角度匹配的熒光粉涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理念。
　　基于該理念，本文設(shè)計(jì)出一種新型的雙冠型疊層的熒光粉層結(jié)構(gòu)，通過(guò)新結(jié)構(gòu)的全反射機(jī)制和

4、再吸收機(jī)制將過(guò)分集中在小角度出射具有前向散射特征的藍(lán)光進(jìn)行再分布，從而將小角度出射的光線與邊緣大角度區(qū)域出射的光線區(qū)別處理，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)黃光空間分布函數(shù)更好的匹配。
　　將新型的疊層結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)球冠狀結(jié)構(gòu)置于相同的4470K色溫區(qū)間對(duì)比，模擬數(shù)據(jù)顯示新型疊層結(jié)構(gòu)空間相關(guān)色溫偏差（-90度到90度的角度CCT偏差△CCT）為280.8K，與傳統(tǒng)球冠狀結(jié)構(gòu)的1046K相比減小了71.5％，即光斑藍(lán)心現(xiàn)象得到克服，并且空間藍(lán)黃光光子包權(quán)重偏差

5、減小，說(shuō)明出射藍(lán)光分布函數(shù)更匹配黃光分布特征。
　　最后，本文采用了生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的熒光粉點(diǎn)膠工藝實(shí)現(xiàn)了兩種結(jié)構(gòu)，即優(yōu)化的雙冠疊層結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的球冠狀涂層結(jié)構(gòu)，并對(duì)比測(cè)試了相同等效色溫為4800K的兩種結(jié)構(gòu)的光度學(xué)、色度學(xué)性能參數(shù)。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：傳統(tǒng)球冠狀結(jié)構(gòu)與新型疊層結(jié)構(gòu)的?CCT分別為715K，205.2K，對(duì)比下降71.3%；在驅(qū)動(dòng)電流250mA時(shí)，光通量分別58lm與67lm，對(duì)比上升15.6%，光學(xué)效率分別為60lm/W與