畢業(yè)論文：PC-LED中的熒光粉涂層對光通量提取效率的影響

學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(論文)
PC-LED中的熒光粉涂層對光通量提取效率的影響
學(xué) 院: 信息學(xué)院
班 級: 08 電子信息工程B

摘 要
白光LED通常采用兩種方法形成，第一種是利用“藍(lán)光技術(shù)”，即藍(lán)光LED與熒光粉配合形成白光；第二種是多種單色LED光混合方法。本文主要對第一種情況進(jìn)行研究，就是GaN LED藍(lán)光芯片和YAG熒光粉封裝在一起，當(dāng)熒光粉受藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光，藍(lán)光和黃光混合就形成白光。白光LED照明凸顯了它節(jié)能、無污染等優(yōu)點(diǎn)，替代傳統(tǒng)照明已成為全球趨勢。因此對白光LED性能的研究和改進(jìn)具有重要意義。
論文運(yùn)用基于蒙特卡洛的光線追跡方法，對反光杯中填滿熒光粉和反光杯頂部涂覆熒光粉層的兩種封裝方式模擬計算。結(jié)果表明，在相同色溫下，反光杯中填滿熒光粉提取的光通量比反光杯頂部涂覆熒光粉層提取的光通量大。論文還對反光杯上加透鏡情況進(jìn)行光通量的模擬計算。結(jié)果表明，加上透鏡后，進(jìn)一步提高了光通量。
通過畢業(yè)設(shè)計，熟悉了光學(xué)仿真軟件、光線追跡原理、熒光粉涂覆方式、白光LED結(jié)構(gòu)及封裝技術(shù)等。

關(guān)鍵詞： 白光LED , 熒光粉 , 光提取效率 , 封裝

ABSTRACT

White-light LED is usually formed in two ways, the first is the use of "Blu-ray technology" and tie in with the formation of white phosphor, the second is a mi* variety o
……（新文秘網(wǎng)http://m.jey722.cn省略1135字，正式會員可完整閱讀）……　
powder-coated way.



Keywords: White-light LED , Packaging , Light e*traction efficiency

目 錄

摘 要 ……………………………………………………………………2

ABSTRACT ……………………………………………………………………3

第1章 緒論 ……………………………………………………………5
1.1 LED概述 …………………………………………………………5
1.2 LED 發(fā)光原理 ……………………………………………………5
1.3 白光LED的發(fā)展 ……………………………………………6
1.4 設(shè)計主要任務(wù) ……………………………………………………7

第2章 光學(xué)理論基礎(chǔ) …………………………………………………8
2.1 光的波長與色溫 …………………………………………………8
2.2 光通量 …………………………………………………10
2.3 熒光粉發(fā)光原理 ………………………………………………11

第3章 光學(xué)建模軟件 ……………………………………………………13
3.1 LightTools介紹 ………………………………………………13
3.2 LightTools 系統(tǒng)建模 …………………………………………13
3.3 系統(tǒng)設(shè)計分析 …………………………………………………13

第4章 仿真結(jié)果與分析 …………………………………………………14
4.1 模型參數(shù)設(shè)置及色溫調(diào)節(jié) ………………………………………14
4.2 仿真結(jié)果 …………………………………………………………16

第5章 設(shè)計心得 …………………………………………………………22
5.1 總結(jié) ………………………………………………………………22
5.2 期望 ………………………………………………………………22


參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………23

致謝 ………………………………………………………………………24


第1章 緒 論
光學(xué)的發(fā)展，有賴于發(fā)光材料能不斷改進(jìn)和新體系的誕生，而每種新材料又都是伴隨著照明或顯示領(lǐng)域應(yīng)用質(zhì)量的提高而問世。從白熾燈到熒光燈，發(fā)光領(lǐng)域經(jīng)歷了一場不小的革命，21世紀(jì)，人們迎來了一種更新的人造光源的出現(xiàn) -- 發(fā)光二極管。
1.1 LED概述

LED是發(fā)光二極管 (Light Emitting Doide) 的簡稱。發(fā)光二極管是一種可以將電能轉(zhuǎn)化為光能并具有二極管特性的電子器件。LED是一種半導(dǎo)體二極管，與普通半導(dǎo)體二極管一樣有兩個電極 (正極和負(fù)極)。LED在工作時需外加電源，外加的電能也是由這兩個正負(fù)電極加入到半導(dǎo)體二極管內(nèi)。LED在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有和半導(dǎo)體二極管相似的p區(qū)和n區(qū)，p區(qū)和n區(qū)相交的界面形成pn結(jié)。LED與普通半導(dǎo)體二極管一樣是一種允許電流單向?qū)ǖ钠骷�。LED的電流大小是由加在二極管兩端的電壓大小來控制的。 根據(jù)加在二極管兩端的電壓大小，利用通過LED的電流最終使結(jié)發(fā)光。
基本結(jié)構(gòu)LED器件的制造目的是為了得到光，所以它的結(jié)構(gòu)與普通半導(dǎo)體二極管并不一樣。

圖1.1 LED的基本結(jié)構(gòu)

LED的兩根引線中較長的一根為正極，應(yīng)接電源正極。有的LED兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，則靠近小舌的引線是正極。





1.2 LED發(fā)光原理
發(fā)光二極管（LED）是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。 LED的心臟是一個半導(dǎo)體的芯片，芯片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個芯片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體芯片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。P區(qū)帶有過量的正電荷 (通常稱為空穴) ，N區(qū)帶有過量的負(fù)電荷 (通常稱為電子)， 當(dāng)正向?qū)ǖ碾妷杭釉谶@個半導(dǎo)體材料的PN結(jié)上時， 電子就會從N區(qū)血P區(qū)移動，在P區(qū)和N區(qū)的交界處電子和空穴發(fā)生復(fù)合，復(fù)合過程中能量就會以光的形式從LED發(fā)射出來，

電子和空穴復(fù)合可以分為兩類: 一是伴隨光的輻射的復(fù)合; 還有一類是不伴隨光的輻射的復(fù)合。前者是由于空穴和電子的復(fù)合以光的形式輻射能量，這是發(fā)光的主要機(jī)理，也是發(fā)光器件所追求的。 而后者復(fù)合不件隨光的輻射，這對固體發(fā)光器件來說是有害的 (因?yàn)橐詿岬姆绞捷椛涠蛊骷臏囟壬? ，所以對于固體發(fā)光器件來說，就是要研究如何增強(qiáng)帶有光的輻射形式的復(fù)合。
因此，研究LED芯片原理及應(yīng)用的目的，就是在半導(dǎo)體PN結(jié)處流過正向電流時，能以較高的能量轉(zhuǎn)換效率來輻射出200~1550nm波長范圍的光譜 (包括紫外光、可見光和紅外光)，從而滿足各種應(yīng)用的需要。

根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和材料，LED發(fā)光的顏色也是不同的，這由組成的半導(dǎo)體材料決定，通常是采用兩種有細(xì)微差異的材料構(gòu)成N區(qū)和P區(qū)。N區(qū)和P區(qū)交界處形成的PN結(jié)就是發(fā)光層。P區(qū)和N區(qū)必須有兩個電極作為輸入接觸電極，同時不同顏弝的LED都有襯底，襯底的材料也有所不同。為了能使襯底與P區(qū)很好地結(jié)合，必須采用某種材料作為它們兩層之間良好結(jié)合的緩沖層。這樣就完整地組成了LED的基本結(jié)構(gòu)。

1.3 白光LED的發(fā)展
首只發(fā)光二極管所用半導(dǎo)體材料為GaAsP，發(fā)紅光(λp = 650nm)，光通量和發(fā)光效率都比較低，只能作指示燈用。七十年代， 采用 材料，不僅提高了光效，還拓寬了發(fā)光光譜范圍，其顏色覆蓋了黃綠至紅色，此時的應(yīng)用開始邁入顯示領(lǐng)域。九十年代初期，在 襯底上生長 ，內(nèi)量子效率接近100%，紅、黃色LED光效達(dá)到了10 。 ……（未完，全文共13397字，當(dāng)前僅顯示3187字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：PC-LED中的熒光粉涂層對光通量提取效率的影響》）