大功率白光LED的荧光粉涂覆工艺及散热技术研究

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1、摘要摘要在世界范围内白光LED照明已经成为重要经济价值和社会意义的高新技术产业。本论文首先阐述全球LED的发展概况、白光LED的器件结构和工作原理、LED封装的主要工艺以及LED荧光粉涂覆传统工艺的局限性；然后针对大功率自光LED封装关键技术的荧光粉涂覆工艺技术和散热技术开展具体研究。本论文首先针对蓝光芯片与黄色YAG：Ce荧光粉的光学匹配性，对所选用蓝光芯片和不同型号荧光粉样品的光谱及色坐标进行测试与分析，筛选出与芯片最佳匹配的荧光粉型号，为下一步荧光粉涂覆实验做好准备；并讨论蓝光芯片与荧光粉匹配性对白光LED器件发光性能的影响。然后提出并实施荧光粉涂覆新工艺：通过添加气相Si02对

2、荧光粉和树脂混合物进行改性，并利用自行设计的升降装置和模具，制备出形状规则、厚度一致和分布均匀的荧光粉涂层，改善大功率白光LED的光学均匀性与一致性；同时研究在该涂覆工艺实施过程中气相SiQ含量、荧光粉涂层结构形状、封装树脂性能和荧光粉用量等因素对涂层效果以及LED发光性能的影响。最后以有限元分析理论为基础，利用Ansys软件对封装结构、使用材料和封装质量对大功率LED热场分布进行模拟分析，总结出这些因素对大功率LED热场分布的影响；并以热场模拟分析结果为指导，根据现有实验条件，自行设计并制备出大功率LED封装用氧化铝陶瓷散热基板，并对氧化铝陶瓷基板与铝金属基板的散热效果进行实际验证比

3、较，结果表明氧化铝陶瓷基板的散热效果明显好于金属铝基板。关键词：LED照明；大功率封装；荧光粉涂覆；散热模拟；陶瓷基板AbstractWhiteLEDlightinghadbecomeanewlyhightechnologywithgreateconomicandsocialimportanceintheworld．Thepackagingtechniqueofhi【ghpowerLEDlightingwasfocusedinthisthesis．Inthefirstchapter,thedevelopmentofLEDlightinginthewodd，thestructureand

4、mechanismofwhiteLED，andpackagingprocessappliedcurrently,especiallythecoatingtechniqueofphosphorforhigllpowerwhiteLEDanditslimitation,werereviewed．ThematchingofthespectrabetweenblueLEDchipandyellowphosphorwasthenevaluatedSOastoimprovetheconversionefficiencyandtheoutputlightqualityofwhiteLEDlighti

5、ng．ThemeasurementoftheemissionspectrafortheLEDchip，and，theemissionandexcitationspectraofthephosphorswascarriedouttooptimizetheconversionefficencyofwhiteLEDlighting．Anoveltechniqueforthecoatingofphosphorwasproposed，andthenadoptedtoobtainaphosphorlayerwithcontrollableanduniformshape，whichwasdevelo

6、pedbyusingoffumedSi02particles．Newl【indofmouldandaswitchweremadebyourselveswhichcontrolledthechipupordown．ThereforehighpowerLEDsampleswiththephosphorlayerofuniformthicknessandshapeandexcellentperformancewereachieved．TheeffectofthefumedSi02，organicresins，shapeofthephosphorlayerandthephosphoronthe

7、performanceofLEDlightingwasdiscussedindetails．Basedontheheattransfertheory,atheoreticsimulationwasconducted．Withthefiniteelementmethod，amodelofLEDlightingwasadoptbytheAnsyssoftware．TheresultofLEDlightingWasinfluencedbythestr