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紫外LED封装技术研究

作　者: 马伟
导　师: 汤自荣
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 紫外发光二极管封装多芯片阵列光学仿真热管理
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

紫外发光二极管(UV-LED)相比传统紫外光源具有发光效率高、寿命长、节能、环保、反应速度快、体积小等特点,近年来紫外LED芯片技术和封装技术得到了快速发展,使其在油墨固化等行业具有巨大的市场前景。多个国家和地区都争相投资研发紫外LED光源,这也将进一步推动相关的光电子、材料、能源、半导体芯片制程及封装等行业的发展。目前紫外LED的光辐射功率较低,除了芯片制作水平需要提高之外,封装技术对紫外LED的辐射特性也有重要的影响。本文主要工作是围绕紫外LED的封装工艺研究,在理论计算和仿真的基础上,进行了紫外LED封装的总体设计,提出了一种光、热管理良好的紫外LED封装结构。具体包括以下内容:首先,介绍了课题研究背景和目前国内外紫外LED芯片和封装技术的最新进展,同时分析了紫外LED的发展趋势和市场应用前景,最后给出了目前紫外LED封装研究中的一些问题。接着,从理论出发,建立了紫外LED封装中两个重要的光学管理问题的理论基础。一是LED透镜的光路原理,二是平面和弧面多芯片阵列LED面光源的光辐射空间分布。前者可用来指导LED透镜的结构设计,后者可用来优化LED面光源的设计。最后通过光学仿真详细讨论了LED各封装结构参数对光辐射的影响,为LED面光源的优化设计指明了方向。再次,在理论设计和仿真的基础上,结合紫外LED高能量和热流密度的实际情况,选用合理的封装材料,设计了一种具有良好热管理的紫外LED封装结构。同时给出了空间弧形机械结构的设计实例和探讨。最后,对所制得的紫外LED封装样品围绕光辐射和封装结构温度进行了光学、热学系列测试,并对测试结果进行了分析。测试量包括温度、光辐射强度、辐射波长等。这些测试紧密围绕所设计的封装结构进行,探讨了封装结构对LED模块的光、热性能表现的影响。本课题力求解决在紫外LED封装中遇到的实际问题,因此本文具有重要的实用价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 概述  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 发展前景及所存问题  11-12
  1.4 本文研究的内容  12-14
2 光学理论及仿真  14-38
  2.1 共轴球面系统光路理论  14-18
  2.2 LED透镜光路计算及参数确定  18-21
  2.3 LED光辐射能量空间分布  21-26
  2.4 光辐射分布仿真及分析  26-37
  2.5 本章小结  37-38
3 封装结构设计与工艺  38-50
  3.1 平面光源封装结构  38-42
  3.2 弧形结构设计  42-48
  3.3 本章小结  48-50
4 封装性能测试  50-61
  4.1 热学相关测试  50-53
  4.2 光学相关测试  53-59
  4.3 本章小结  59-61
5 总结与展望  61-63
  5.1 全文总结  61-62
  5.2 展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录攻读学位期间发表学术论文目录  67

紫外LED封装技术研究

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