大功率白光LED中熒光粉涂覆工藝的格子Boltzmann模擬研究.pdf

1、大功率白光LED被認為是21世紀綠色照明光源，廣泛應用于各個方面。為獲得白光LED照明，需將熒光粉顆粒與硅膠混合并通過點涂等方式涂覆于藍光LED芯片上，芯片發(fā)出的藍光與受激熒光粉發(fā)出的黃光混合，最終得到白光。熒光粉涂覆工藝的流動和傳熱過程極大地影響其幾何和物理特征，并最終影響LED光學和熱學性能。目前對于熒光粉涂覆工藝的優(yōu)化多基于經驗性摸索，常依賴于大型精密設備和復雜工藝。然而，熒光粉涂覆成形的物理本質上是一個流動與傳熱問題，若能掌握其

2、中的流動與傳熱規(guī)律，便可通過簡單、低成本的熒光粉涂覆工藝實現理想的熒光粉硅膠特性。
　　本文應用格子Boltzmann方法，建立了熒光粉硅膠復合材料的傳熱格子Boltzmann模型和熒光粉硅膠涂覆成形的流動格子Boltzmann模型，研究熒光粉涂覆工藝中的流動與傳熱規(guī)律。
　　建立熒光粉硅膠復合材料有效導熱系數的準確預測模型，并研究熒光粉粒徑、沉淀對其熱性質的影響。將模擬結果與實驗結果對比可知，該模型能夠準確模擬熒光粉硅膠復

3、合材料的有效導熱系數，當熒光粉體積分數在0.038到0.45之間時，LBM模擬結果與實驗結果的偏差不大于7％。熒光粉顆粒粒徑的增大有利于有效導熱系數的增大；且不同粒徑熒光粉顆粒的混合能夠進一步增大其有效導熱系數。而顆粒沉淀亦會使復合材料的有效導熱系數增大，且在大熒光粉體積分數時增大更為顯著。
　　對熒光粉自由點涂工藝中的流動過程進行模擬，分析平坦表面和方形凸起結構兩種常見情況下點涂成形過程中的流動規(guī)律。分析表明，格子Boltzma

4、nn方法能夠正確模擬熒光粉硅膠點涂中的流動過程；熒光粉硅膠液滴的接觸線與其直徑之比(dL/D)與時間(t/T)成冪函數關系(dL/D)~(t/T)m。
　　對熒光粉微壓印工藝進行流動模擬，由于階梯結構邊緣的滯止作用，芯片與模具尺寸比和熒光粉硅膠體積對其流動影響均存在臨界值。通過調整芯片與模具尺寸比和熒光粉硅膠體積等因素，可以實現錐形，倒錐形和方形等多種熒光粉硅膠層形貌；且方形熒光粉硅膠層的空間顏色均勻性較好，其最大相關色溫差為85