大功率白光LED的荧光粉涂覆工艺及散热技术研究

论文摘要

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;然后针对大功率白光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SiO2对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SiO2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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 LED发展概况
• 1.2.1 国内外LED技术发展
• 1.2.2 LED发光市场应用前景
• 1.3 大功率LED封装基础
• 1.3.1 大功率LED发光原理及其结构
• 1.3.2 芯片制作过程
• 1.3.3 封装结构的演变
• 1.3.4 白光LED原理
• 1.4 本论文研究内容
• 第二章 蓝光芯片与YAG:Ce黄色荧光粉的光谱匹配性研究
• 2.1 匹配性原理介绍
• 2.2 匹配性实验方法
• 2.3 匹配性实验结果与讨论
• 2.4 小结
• 第三章 大功率LED荧光粉涂覆工艺研究
• 3.1 传统荧光粉涂覆工艺技术
• 3.1.1 目前国内荧光粉涂覆工艺概况
• 3.2 新型荧光粉涂覆工艺实验
• 3.2.1 实验原材料及设备
• 3.2.2 实验工艺流程
• 3.3 实验测试平台的建立
• 3.4 新工艺成型效果及讨论
• 3.4.1 新工艺下荧光粉涂层的成型效果
• 3.4.2 新涂覆工艺制备LED的发光性
• 3.4.3 不同荧光粉涂层结构LED的光学性能
• 3.4.4 树脂性能对样品光学性能的影响
• 2含量对涂覆工艺效果的影响'>3.4.5 气相SiO₂含量对涂覆工艺效果的影响
• 3.4.6 荧光粉含量对发光性能的影响
• 3.5 小结
• 第四章 封装中的散热机制及热模拟
• 4.1 散热机制
• 4.1.1 热的产生
• 4.1.2 热对LED的影响
• 4.1.3 热传导理论
• 4.2 制冷方式
• 4.3 基于Flipchip型大功率LED封装的热模拟
• 4.3.1 衬底粘结材料对温度分布影响的热模拟
• 4.3.2 散热基板材料对封装散热效果影响的热模拟
• 4.4 小结
• 第五章 大功率LED用氧化铝陶瓷散热基板的设计与制备
• 5.1 氧化铝陶瓷散热基板的设计思路
• 5.2 氧化铝陶瓷散热基板的制备工艺
• 5.3 氧化铝陶瓷散热基板的性能测试
• 5.4 陶瓷基板散热效果的验证比较
• 5.5 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况