折射率渐变式荧光玻璃膜封装WLED的设计、制备与光学性能研究
白光发光二极管（WhiteLightEmittingDiode，WLED）具有电光转换效率高、节能环保、寿命长、结构紧凑等特点，被称为新一代绿色照明光源，广泛应用于室内照明、汽车车灯、背景显示等领域。目前WLED存在出光效率低、颜色品质较差和热稳定性较差等缺点。为了解决这些问题，本文利用蒙特卡洛模拟与实验制备相结合的方法，建立了光子在荧光粉中的运动模型，确定了荧光粉层的浓度、折射率、厚度、封装方式等性质对WLED出光效率的影响，获得了基本的参数。通过理论与实验结合，分析了出光机理的调控。本文具体研究内容如下： 第一章，详细介绍了WLED的工作原理、性能表征方法、研究现状，以及折射率渐变式多层基质玻璃膜的制备原理和制备方法。 第二章，为了探明折射率渐变式荧光玻璃膜对于WLED发光性能的影响，本章利用模拟计算与实验相结合的方法，制备了折射率渐变式硼铋酸盐荧光玻璃膜，研究了其对WLED的出光效率和颜色品质的影响。分析了荧光粉浓度、厚度、涂覆方式等因素对WLED出光效率的影响，讨论了光子在硼铋酸盐荧光玻璃膜中的传播机理。对封装后的WLED进行发光性能测试，结果表明，折射率渐变式硼铋酸盐荧光玻璃膜封装得到的WLED的出光效率为89.57%，比传统硅胶材料封装的WLED高出约30%。 第三章，为了改善WLED的颜色品质和稳定性，本章制备了折射率渐变式Mn4+掺杂锂硅酸盐荧光玻璃膜，采用蒙塔卡洛模拟和实验制备相结合的方法，建立了光子在锂硅酸盐荧光玻璃膜中的传输模型，研究了掺杂Mn4+对折射率渐变式锂硅酸盐荧光玻璃膜作为封装膜的透光性能调控，确认了锂硅酸盐荧光玻璃膜的厚度以及荧光粉浓度。对封装后的WLED进行了性能测试，实验结果发现，掺杂Mn4+的荧光玻璃膜比锂硅酸盐荧光玻璃膜拥有较高的显色指数和较低的色温，这是因为掺杂Mn4+能有效补充目前WLED缺少的红光成分，改善WLED的颜色品质和稳定性。 第四章，为了确认封装材料中红光成分对WLED发光性能的影响，本章采用蒙塔卡洛模拟和实验制备相结合的方法，建立了光子在氟硅酸铝盐荧光玻璃膜的运动模型，同时通过实验操作制备了7种氟硅酸铝盐荧光玻璃膜封装WLED，确定了氟硅酸铝盐荧光玻璃膜的厚度以及荧光粉和玻璃基质粉的质量比。实验结果表明，在封装材料中加入红色荧光粉可以有效提高WLED的显色指数、降低色温。但是，随着红色荧光粉的增多，WLED的出光效率会稍微降低。除此之外，在折射率渐变式氟硅酸铝盐荧光玻璃膜中，红黄两种荧光粉的分布位置不同也会对WLED的出光效率产生不同影响，实验表明，黄色荧光粉-黄色荧光粉-红色荧光粉的复合结构的氟硅酸铝荧光玻璃膜不仅可以有效改善WLED的颜色品质，还能保持较高出光效率。
白光发光二极管;折射率渐变式荧光玻璃膜;出光效率;颜色品质
南京邮电大学
硕士
物理电子学
王祥夫
2022
中文
TN312.8
2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）