基於高矽氧螢光透鏡的自配光白光LED封裝關鍵技術探索

《基於高矽氧螢光透鏡的自配光白光LED封裝關鍵技術探索》是依託重慶大學，由雷小華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於高矽氧螢光透鏡的自配光白光LED封裝關鍵技術探索
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：雷小華
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

針對常規環氧封裝白光LED中釔鋁石榴石螢光粉熱穩定性差、光衰大，影響白光LED壽命，而環氧球帽封裝的光學性能有限、需要光學透鏡二次配光的問題，提出將螢光粉、環氧球帽、二次光學系統三合一的螢光透鏡與紫外光LED晶片一體化封裝的白光LED結構新思路。研究稀土發光離子摻雜的白光激發機理與發光光譜特性，研究以熱穩定性好的高矽氧材料為基質的一次成型微透鏡及其表面微孔加工技術；研究利用多孔材料的良好物理吸附性對高矽氧多孔微光學透鏡進行稀土發光離子的摻雜，從而形成稀土螢光透鏡的新途徑；根據稀土螢光透鏡的折射率分布特性，研究其漸變折射率光學模型及其自配光原理與方法；研究將稀土螢光透鏡與紫外光LED晶片倒裝焊工藝結合的自配光白光LED一體化封裝結構與關鍵技術，以突破美日專利壟斷的封鎖，為探索一條全新的高穩定性、高光效、一體化封裝白光LED技術新途徑奠定基礎。

結題摘要

針對現有白光LED採用藍光LED晶片+黃光螢光粉+環氧膠存在熱穩定性差、專利壟斷問題，提出了倒裝焊紫外LED晶片+稀土摻雜高矽氧螢光透鏡的無螢光粉白光LED封裝新概念。研究了稀土發光離子摻雜螢光玻璃的白光激發機理，利用J-O理論、能量傳遞理論建立稀土離子在玻璃基質中的躍遷輻射幾率和量子效率模型；研究了能量傳遞與螢光壽命、量子效率之間的關係；以稀土離子單摻、共摻對比，熔融製備和多孔製備高矽氧螢光玻璃對比，分析了離子之間的能量傳遞規律，通過調節共摻比例實現了近白光發射。研究了稀土摻雜高矽氧螢光玻璃製備方法；揭示了分相、離子吸附、高溫燒結等製備關鍵工藝對高矽氧螢光玻璃發光性能的影響規律。以螢光玻璃在LED器件結構中具有自發光和配光作用為基礎，建立了LED晶片激發光與螢光玻璃作用的光學模型，提出了其外量子效率和配光性能的計算方法；分析了玻璃形狀、材料成分、折射率等對螢光玻璃外量子效率和配光作用的影響。研究了螢光玻璃量子效率的測量技術，設計並開發出螢光玻璃量子效率的測試系統；對不同Tb含量硼矽酸鹽基質螢光玻璃的量子效率進行了測試；實驗結果與理論計算具有良好的一致性。分析了紫外晶片中心波長和頻寬對LED發射光譜、色溫等的影響，採用貼片式紫外晶片與螢光玻璃結合的方式封裝得到了新型LED樣品，並對其出光性能進行了實驗研究，結果表明採用雙面圖形化能夠提高LED樣品的出光效率。本項目研究為探索高穩定性、一體化封裝白光LED技術奠定了理論基礎。