基于梯度折射率與多層結(jié)構(gòu)改善LED光引擎光提取效率與色溫均勻性的光學(xué)組件封裝.pdf

1、隨著LED應(yīng)用越來越廣泛，市場對LED的發(fā)光性能要求也隨之提高。而LED是一種單色光源，需要將其轉(zhuǎn)換為白光才能滿足日常生活中的各種需求。目前市場上最流行的方式是通過GaInN/GaN藍(lán)光芯片封裝Y3Al5O12∶Ce3+(YAG∶Ce)黃色熒光粉來實(shí)現(xiàn)白光。但這種方式實(shí)現(xiàn)的白光LED器件由于各種因素導(dǎo)致光線被困在LED芯片及LED器件內(nèi)無法提取出來，使LED光提取效率較低，以及熒光粉分布不均勻?qū)е翷ED色溫分布不均勻等問題。針對以上問題

2、，我們采用以下幾種方法來進(jìn)行改進(jìn)。
　　首先，通過向封裝層中添加高折射率的納米散射劑來構(gòu)筑具有梯度折射率的多層封裝結(jié)構(gòu)。在硅膠內(nèi)均勻混入含有YAG熒光粉與不同比例的納米散射劑，納米SiO2、納米TiO2和納米Si3N4，然后在LED芯片上進(jìn)行一層或多層的封裝。研究了納米散射劑種類、納米散射劑濃度及封裝層數(shù)對提高LED光提取效率的影響。結(jié)果表明，添加納米散射劑之后LED器件的發(fā)光強(qiáng)度均有所提升，且電流越大增強(qiáng)效果越顯著。此外，采用具

3、有梯度折射率的多層封裝結(jié)構(gòu)也可以顯著提高LED的光提取效率。尤其是當(dāng)白光LED器件采用納米SiO2作為散射劑和雙層封裝結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度在50mA的電流下最高要比傳統(tǒng)單層LED提高至50％。
　　其次，通過采用具有梯度折射率的雙透鏡結(jié)構(gòu)來改善LED器件色溫的均勻性。首先，通過在烘干過程中改變LED器件方向來研究熒光粉的分布對LED性能的影響。結(jié)果表明LED發(fā)光性能受熒光粉的分布影響較大。其次利用重力作用使硅膠在芯片上方形成凹透鏡結(jié)構(gòu)