CN111881586B - 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统 - Google Patents

减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111881586B
CN111881586B CN202010750048.XA CN202010750048A CN111881586B CN 111881586 B CN111881586 B CN 111881586B CN 202010750048 A CN202010750048 A CN 202010750048A CN 111881586 B CN111881586 B CN 111881586B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorescent
phosphor
light
concentration
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010750048.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111881586A (zh
Inventor
丁鑫锐
梁怡富
汤勇
李宗涛
余彬海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202010750048.XA priority Critical patent/CN111881586B/zh
Publication of CN111881586A publication Critical patent/CN111881586A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111881586B publication Critical patent/CN111881586B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

本发明公开了一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统,该方法步骤包括:统计所用材料的属性参数,计算不同浓度荧光元件的等效导热率并建立荧光元件的热阻模型;计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;计算荧光元件不同深度上的荧光激发的光线能量及转化后的热量;设定初始化荧光粉浓度参数以及需优化的梯度浓度区域;在热阻模型代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值;判断每一个浓度区域最高温度值是否小于设定要求。本发明综合考虑等效导热率以及多荧光颗粒光热转化率,匹配激发光源光型,避免荧光元件高发热的浓度区域发生,同时不改变转化后的光强分布、光谱强度等性能。

Description

减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统
技术领域
本发明涉及半导体照明器件技术领域,具体涉及一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统。
背景技术
由于荧光粉材料比聚合物材料导热率高,随着荧光粉在聚合物胶体中浓度的增加,荧光元件的等效导热率会增加,有利于避免热量聚集;同时,随着荧光粉浓度的增加,荧光转化激发光源的能量也会增加,由于斯托克斯损失存在,会产生更多的热量。等效导热率和荧光转化率两个方面的影响,在一定的激发能量下,荧光元件存在一个极易发生热量聚集的浓度区间,容易影响转化后的光强分布和光谱强度。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺陷与不足,本发明提供一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统,综合考虑等效导热率以及多荧光颗粒光热转化率,匹配激发光源光型,避免荧光元件高发热的浓度区域发生,同时不改变转化后的光强分布、光谱强度等性能。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法,其特征在于,包括下述步骤:
统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率、导热率、粒径分布和颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率和导热率参数,所设计荧光元件厚度,直径以及荧光粉浓度参数;
计算不同浓度荧光元件的等效导热率以及建立荧光元件的热阻模型;
计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;
计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量;
设定初始化荧光粉浓度参数以及需要进行浓度优化的梯度浓度区域;
根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在热阻模型中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设计温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。
作为优选的技术方案,所述计算不同浓度荧光元件的等效导热率,具体计算公式为:
log k=VRG2log kR+VYG3log kY+(1-VR-VY)log G1kpoly
其中,VR表示荧光元件中氮化红色荧光粉,G2表示荧光元件中形成氮化红色荧光粉导热链的可能性,kR表示氮化红色荧光粉的导热系数,VY表示荧光元件中黄色荧光粉,G3表示荧光元件中形成黄色荧光粉导热链的可能性,kY表示黄色荧光粉的导热系数,G1表示荧光元件中封装粘结材料的结晶度和晶体大小,kpoly表示荧光元件中封装粘结材料的导热系数。
作为优选的技术方案,所述建立荧光元件的热阻模型,具体计算公式为:
荧光元件的总热阻计算公式为:
Figure GDA0003500769590000021
Figure GDA0003500769590000022
其中,d表示荧光元件的厚度,Aph表示荧光元件上垂直热流方向的散热面积;As表示入射激光光斑面积,k表示荧光元件的等效导热率,
Figure GDA0003500769590000037
表示热阻模型计算中的经验参数;
荧光转化器的总热阻计算公式为:
Figure GDA0003500769590000031
其中,Rconv1表示基板对环境的自然对流热阻,Rconv2表示激光输入表面对环境的自然对流热阻,Rconv3表示荧光转化器周围表面对环境的自然对流热阻,Rt表示荧光转化器基板的总热阻。
作为优选的技术方案,所述计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量,转化后的热量Qheat的具体计算公式为:
Qheat=Pin-Pout=Pin-(JB(0)+JY(0)+JR(0)+IB(d)+IY(d)+IR(d));
其中,Pin表示入射激光功率,Pout表示出射激光功率;
JB(0)表示初始时刻蓝色激光向后散射的能量,由如下公式计算获得:
JB(0)=C1(1+β)+C2(1-β)
JY(0)表示初始时刻黄色荧光粉向后散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000032
JR(0)表示初始时刻红色荧光粉向后散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000033
Figure GDA0003500769590000034
Figure GDA0003500769590000035
Figure GDA0003500769590000036
其中,
Figure GDA0003500769590000041
IB(d)表示初始时刻蓝色激光向前散射的能量,由如下公式计算获得:
IB(d)=C1(1-β)eαd+C2(1+β)e-αd
IY(d)表示初始时刻黄色荧光粉向前散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000042
R(d)表示初始时刻红色荧光粉向前散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000043
其中,ηB-Y、ηB-R、ηY-R分别为蓝光到黄光、蓝光到红光、黄光到红光的能量转换效率;aB1、aB2、aY2分别为黄色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对黄光的吸收系数;aB、aY、aR分别为蓝光、黄光、红光的吸收系数;sB、sY、sR分别为蓝光、黄光、红光的散射系数;C1、C2、C3、C4、C5、C6为待定常系数。
本发明还提供一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,包括:属性参数统计模块、等效导热率计算模块、热阻模型构建模块、散射及吸收参数计算模块、光线能量及热量计算模块、荧光粉浓度区域参数设定模块、最高温度值计算模块和判断模块;
所述属性参数统计模块用于统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率、导热率、粒径分布和颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率和导热率参数,所设计荧光元件厚度,直径以及荧光粉浓度参数;
所述等效导热率计算模块用于计算不同浓度荧光元件的等效导热率;
所述热阻模型构建模块用于建立荧光元件的热阻模型;
所述散射及吸收参数计算模块用于计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;
所述光线能量及热量计算模块用于计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量;
所述荧光粉浓度区域参数设定模块用于设定荧光元件的梯度浓度区域分布参数;
所述最高温度值计算模块用于根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在热阻模型当中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
所述判断模块用于判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设定温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。
作为优选的技术方案,所述荧光元件采用不同浓度多环结构,具体从中心到外圆的荧光粉浓度呈现负梯度设置,不同浓度配置借助荧光元件的热阻模型计算所得。
作为优选的技术方案,所述荧光元件采用封装粘结材料与荧光粉按不同质量比例混合均匀,分区域分浓度涂布,通过热固化或热烧结方式制备而成。
作为优选的技术方案,所述封装粘结材料采用树脂材料、玻璃颗粒或陶瓷颗粒。
作为优选的技术方案,所述荧光粉采用黄色荧光粉或红色荧光粉的一种或者多种混合。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
(1)本发明能够有效避免荧光元件高发热的浓度区域发生,降低荧光元件的碳化几率,提高荧光元件在实际生产中的工作寿命。
(2)本发明能综合考虑等效导热率以及多荧光颗粒光热转化率在荧光元件中的作用,这样有利于减少荧光元件热量积累,同时不改变转化后的光强分布,光谱强度等性能,提高资源利用效率。
(3)本发明采用荧光元件负梯度浓度配置的技术方案,解决了大功率半导体照明领域中的荧光元件材料利用率低、材料成本高等问题,达到了高效、低成本照明的技术效果。
附图说明
图1为本实施例减少半导体照明荧光元件热量聚集的转化器的制造方法流程示意图。
图2为本实施例荧光元件热阻模型原理图;
图3为本实施例不同浓度、5环结构荧光元件表面温度随中心距离的温度变化图。
图4为本实施例减少半导体照明荧光元件热量聚集的转化器的结构示意图;
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示,本实施例提供一种减少半导体照明荧光元件热量聚集的转化器的制造方法,包括下述步骤:
S1:统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率(η)、导热率(κph)、粒径分布(s)、颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率(i),导热率(κpoly)参数,所设计荧光元件厚度(d),直径(D)以及荧光粉浓度(c)参数;
S2:计算不同浓度荧光元件的等效导热率以及建立荧光元件的热阻模型;
在本实施例中,不同浓度荧光元件的等效导热率(k)的计算方法具体为:
log k=VRG2log kR+VYG3log kY+(1-VR-VY)log G1kpoly
其中,VR表示荧光元件中氮化红色荧光粉,G2表示荧光元件中形成氮化红色荧光粉导热链的可能性,取值范围为0~100%;kR表示氮化红色荧光粉的导热系数(ISO22007-2标准,使用热盘(TPS 2500)测得);VY表示荧光元件中黄色荧光粉(YAG:Ce3+);G3表示荧光元件中形成黄色荧光粉(YAG:Ce3+)导热链的可能性,取值范围为0~100%;kY表示黄色荧光粉(YAG:Ce3+)的导热系数,ISO22007-2标准,使用热盘(TPS 2500)测得;G1表示荧光元件中封装粘结材料的结晶度和晶体大小,取值范围为0~100%;kpoly表示荧光元件中封装粘结材料的导热系数,可以通过查阅相关手册获得。
在本实施例中,如图2所示,建立荧光元件的热阻模型,图中YAG黄色荧光粉和氮化红色荧光粉的SEM图像如图2左侧所示,荧光元件工作过程中的内部能量转换及分布如图2中间所示,荧光元件工作过程中的热阻网络如图2右侧所示。该热阻模型具体计算公式为:
荧光元件的总热阻由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000071
Figure GDA0003500769590000072
其中,d表示荧光元件的厚度,Aph表示荧光元件上垂直热流方向的散热面积;As表示入射激光光斑面积,k表示荧光元件的等效导热率,
Figure GDA0003500769590000073
表示热阻模型计算中的经验参数;
荧光转化器的总热阻由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000081
其中,Rconvl表示基板对环境的自然对流热阻,Rconv2表示激光输入表面对环境的自然对流热阻,Rconv3表示荧光转化器周围表面对环境的自然对流热阻,Rt表示荧光转化器基板的总热阻;
S3:计算不同粒径颗粒对不同波长(380nm-830nm)的散射截面、散射系数、吸收截面、吸收系数;
在本实施例中,散射截面(Csca),散射系数(Ksca(λ)),吸收截面(Cabs),吸收系数(Kabs(λ))的计算方法具体为:
Figure GDA0003500769590000082
Figure GDA0003500769590000083
Figure GDA0003500769590000084
Figure GDA0003500769590000085
其中,Csca(λ)为散射截面,Ksca(λ)为散射系数,Psca(λ)为经粒子散射的功率,Cabs(λ)为散射截面,Kabs(λ)为散射系数,Pabs(λ)为经粒子散射的功率,Isource(λ)为入射总功率,SP为粒子截面积。
S4:计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量(Qheat);
Qheat=Pin-Pout=Pin-(JB(0)+JY(0)+JR(0)+IB(d)+IY(d)+IR(d));
式中:
Pin-入射激光功率;
Pout-出射激光功率;
JB(0)-初始时刻蓝色激光向后散射的能量,可由如下公式计算获得:
JB(0)=C1(1+β)+C2(1-β)
JY(0)-初始时刻黄色荧光粉向后散射的能量,可由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000091
JR(0)-初始时刻红色荧光粉向后散射的能量,可由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000092
其中,
Figure GDA0003500769590000093
Figure GDA0003500769590000094
Figure GDA0003500769590000095
Figure GDA0003500769590000096
IB(d)-初始时刻蓝色激光向前散射的能量,可由如下公式计算获得:
IB(d)=C1(1-β)eαd+C2(1+β)e-αd
IY(d)-初始时刻黄色荧光粉向前散射的能量,可由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000097
IR(d)-初始时刻红色荧光粉向前散射的能量,可由如下公式计算获得:
Figure GDA0003500769590000098
其中,ηB-Y、ηB-R、ηY-R分别为蓝光到黄光、蓝光到红光、黄光到红光的能量转换效率;aB1、aB2、aY2分别为黄色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对黄光的吸收系数;aB、aY、aR分别为蓝光、黄光、红光的吸收系数;sB、sY、SR分别为蓝光、黄光、红光的散射系数;C1、C2、C3、C4、C5、C6为待定常系数,可由边界条件方程求解,如下面方程式所示;
IB(0)=Pin,JB(d)=0
IY(0)=0,JY(d)=0
IR(0)=0,JR(d)=0
S5:设定初始化荧光粉浓度参数以及需要进行浓度优化的梯度浓度区域;
在本实施例中,其荧光元件的具体结构为多环结构,其中多环结构可以是3环或3环以上,荧光元件从中心到外圆的荧光粉浓度呈现负梯度配置,即中间浓度低,外圆浓度高,不同浓度参数的荧光粉分布在不同的圆环中,从而构成不同浓度圆形多环结构的荧光转化器。本实施例的多环结构仅列举5环结构,但不限于此。
荧光元件的梯度浓度配置采用负梯度浓度配置(5NT)。采用该种方式,如图3所示,荧光元件表面温度从中心到外圆逐步下降,同时,中心最高温比传统不做处理的荧光元件(5UT)、正梯度浓度配置的荧光元件(5PT)都低。
S6:根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在热阻模型中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
Tmax=QheatRtotal+Ta
式中,Ta表示荧光转化器工作时的初始温度;
S7:判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设定温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。
在本实施例中,还提供一种减少半导体照明荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,包括:属性参数统计模块、等效导热率计算模块、热阻模型构建模块、散射及吸收参数计算模块、光线能量及热量计算模块、荧光粉浓度区域参数设定模块、最高温度值计算模块和判断模块;
在本实施例中,属性参数统计模块用于统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率、导热率、粒径分布和颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率和导热率参数,所设计荧光元件厚度,直径以及荧光粉浓度参数;
在本实施例中,等效导热率计算模块用于计算不同浓度荧光元件的等效导热率;
在本实施例中,热阻模型构建模块用于建立荧光元件的热阻模型;
在本实施例中,散射及吸收参数计算模块用于计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;
在本实施例中,光线能量及热量计算模块用于计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量;
在本实施例中,荧光粉浓度区域参数设定模块用于设定所设计荧光元件的梯度浓度区域分布参数;
在本实施例中,最高温度值计算模块用于根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在所计算的热阻模型当中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
在本实施例中,判断模块用于判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设计温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。如图4所示,本实施例转化器为荧光元件,采用不同浓度多环结构,如图4所示为不同浓度、5环结构荧光转化器。具体从中心到外圆的荧光粉浓度呈现负梯度设置,不同浓度配置通过荧光元件的热阻模型计算得到,同时不同浓度荧光元件可通过调节封装粘结材料和荧光粉的质量比例获得;
在本实施例中,封装粘结材料为道康宁OE6650,PDMS等树脂材料,或者玻璃颗粒,或者陶瓷颗粒。
在本实施例中,荧光粉为黄色荧光粉或红色荧光粉的一种或其混合。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法,其特征在于,包括下述步骤:
统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率、导热率、粒径分布和颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率和导热率参数,所设计荧光元件厚度,直径以及荧光粉浓度参数;
计算不同浓度荧光元件的等效导热率以及建立荧光元件的热阻模型;
计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;
计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量;
设定初始化荧光粉浓度参数以及需要进行浓度优化的梯度浓度区域;
根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在热阻模型中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设定温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。
2.根据权利要求1所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法,其特征在于,所述计算不同浓度荧光元件的等效导热率,具体计算公式为:
log k=VRG2log kR+VYG3log kY+(1-VR-VY)log G1kpoly
其中,VR表示荧光元件中氮化红色荧光粉,G2表示荧光元件中形成氮化红色荧光粉导热链的可能性,kR表示氮化红色荧光粉的导热系数,VY表示荧光元件中黄色荧光粉,G3表示荧光元件中形成黄色荧光粉导热链的可能性,kY表示黄色荧光粉的导热系数,G1表示荧光元件中封装粘结材料的结晶度和晶体大小,kpoly表示荧光元件中封装粘结材料的导热系数。
3.根据权利要求1所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法,其特征在于,所述建立荧光元件的热阻模型,具体计算公式为:
荧光元件的总热阻计算公式为:
Figure FDA0003500769580000021
Figure FDA0003500769580000022
其中,d表示荧光元件的厚度,Aph表示荧光元件上垂直热流方向的散热面积;As表示入射激光光斑面积,k表示荧光元件的等效导热率,
Figure FDA0003500769580000023
表示热阻模型计算中的经验参数;
荧光转化器的总热阻计算公式为:
Figure FDA0003500769580000024
其中,Rconvl表示基板对环境的自然对流热阻,Rconv2表示激光输入表面对环境的自然对流热阻,Rconv3表示荧光转化器周围表面对环境的自然对流热阻,Rt表示荧光转化器基板的总热阻。
4.根据权利要求1所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法,其特征在于,所述计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量,转化后的热量Qheat的具体计算公式为:
Qheat=Pin-Pout=Pin-(JB(0)+JY(0)+JR(0)+IB(d)+IY(d)+IR(d));
其中,Pin表示入射激光功率,Pout表示出射激光功率,d表示荧光元件的厚度;
JB(0)表示初始时刻蓝色激光向后散射的能量,由如下公式计算获得:
JB(0)=C1(1+β)+C2(1-β)
JY(0)表示初始时刻黄色荧光粉向后散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure FDA0003500769580000031
JR(0)表示初始时刻红色荧光粉向后散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure FDA0003500769580000032
Figure FDA0003500769580000033
Figure FDA0003500769580000034
Figure FDA0003500769580000035
其中,
Figure FDA0003500769580000036
IB(d)表示初始时刻蓝色激光向前散射的能量,由如下公式计算获得:
IB(d)=C1(1-β)eαd+C2(1+β)e-αd
IY(d)表示初始时刻黄色荧光粉向前散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure FDA0003500769580000037
IR(d)表示初始时刻红色荧光粉向前散射的能量,由如下公式计算获得:
Figure FDA0003500769580000038
其中,ηB-Y、ηB-R、ηY-R分别为蓝光到黄光、蓝光到红光、黄光到红光的能量转换效率;aB1、aB2、aY2分别为黄色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对蓝光、红色荧光粉对黄光的吸收系数;aB、aY、aR分别为蓝光、黄光、红光的吸收系数;sB、sY、sR分别为蓝光、黄光、红光的散射系数;C1、C2、C3、C4、C5、C6为待定常系数。
5.一种减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,包括:属性参数统计模块、等效导热率计算模块、热阻模型构建模块、散射及吸收参数计算模块、光线能量及热量计算模块、荧光粉浓度区域参数设定模块、最高温度值计算模块和判断模块;
所述属性参数统计模块用于统计所用材料的属性参数,包括所用荧光粉的荧光转化效率、导热率、粒径分布和颗粒近似形状参数,所用封装粘结材料的折射率和导热率参数,所设计荧光元件厚度,直径以及荧光粉浓度参数;
所述等效导热率计算模块用于计算不同浓度荧光元件的等效导热率;
所述热阻模型构建模块用于建立荧光元件的热阻模型;
所述散射及吸收参数计算模块用于计算不同粒径颗粒对不同波长的散射截面、散射系数、吸收截面和吸收系数;
所述光线能量及热量计算模块用于计算荧光元件不同深度上的实际参与荧光激发的光线能量以及转化后的热量;
所述荧光粉浓度区域参数设定模块用于设定荧光元件的梯度浓度区域分布参数;
所述最高温度值计算模块用于根据荧光粉浓度参数及需要优化的梯度浓度区域,在热阻模型当中代入荧光元件产生热量值计算荧光元件梯度浓度区域最高温度值Tmax
所述判断模块用于判断荧光元件每一个浓度区域最高温度值Tmax是否小于设定要求,如果Tmax小于预期设定温度,则认为荧光元件的浓度区域设计合理,如果Tmax大于预期设定温度,则返回重新调整荧光元件的浓度区域分布。
6.根据权利要求5所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,所述荧光元件采用不同浓度多环结构,具体从中心到外圆的荧光粉浓度呈现负梯度设置,不同浓度配置借助荧光元件的热阻模型计算所得。
7.根据权利要求5所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,所述荧光元件采用封装粘结材料与荧光粉按不同质量比例混合均匀,分区域分浓度涂布,通过热固化或热烧结方式制备而成。
8.根据权利要求7所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,所述封装粘结材料采用树脂材料、玻璃颗粒或陶瓷颗粒。
9.根据权利要求5所述的减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造系统,其特征在于,所述荧光粉采用黄色荧光粉或红色荧光粉的一种或者多种混合。
CN202010750048.XA 2020-07-30 2020-07-30 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统 Active CN111881586B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010750048.XA CN111881586B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010750048.XA CN111881586B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111881586A CN111881586A (zh) 2020-11-03
CN111881586B true CN111881586B (zh) 2022-05-24

Family

ID=73205673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010750048.XA Active CN111881586B (zh) 2020-07-30 2020-07-30 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111881586B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1591951A (zh) * 2003-08-25 2005-03-09 松下电器产业株式会社 固体高分子型燃料电池系统及其运行方法
JP2005272243A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd 波長変換シリカガラス
EP3121742A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-25 The Boeing Company Methods and apparatus to model thermal mixing for prediction of multi-stream flows

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060098440A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 David Allen Solid state lighting device with improved thermal management, improved power management, adjustable intensity, and interchangable lenses
US9029737B2 (en) * 2013-01-04 2015-05-12 Tsmc Solar Ltd. Method and system for forming absorber layer on metal coated glass for photovoltaic devices
EP2998756B1 (en) * 2014-09-16 2017-07-05 IMEC vzw Simulation of photovoltaic modules

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1591951A (zh) * 2003-08-25 2005-03-09 松下电器产业株式会社 固体高分子型燃料电池系统及其运行方法
JP2005272243A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Shinetsu Quartz Prod Co Ltd 波長変換シリカガラス
EP3121742A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-25 The Boeing Company Methods and apparatus to model thermal mixing for prediction of multi-stream flows

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于热管散热的LED器件封装热分析;鲁祥友等;《电力电子技术》;20090320(第03期);76-78 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111881586A (zh) 2020-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Effect of quantum dot scattering and absorption on the optical performance of white light-emitting diodes
EP2260517B1 (en) Light emitting module with optically-transparent thermally-conductive element
CN103258844B (zh) 在硅衬底上生长iii-v族化合物层的方法
US10756236B2 (en) Textured optoelectronic devices and associated methods of manufacture
US8183759B2 (en) Light emitting diode device and manufacturing method thereof
JP2016100485A (ja) 波長変換部材及びその製造方法ならびに発光装置
JP2013514656A (ja) 光源および波長変換構成要素を含む照明デバイス
CN109798457B (zh) 一种透射式蓝光激光照明组件
TW201736570A (zh) 波長轉換構件及發光裝置
CN103124046A (zh) 一种半导体激光器
CN103682000B (zh) 具有改进的效率和下降率的iii‑v族化合物器件
CN111881586B (zh) 减少半导体荧光元件热量聚集的转化器制造方法及系统
Li et al. Thermal impact of LED chips on quantum dots in remote-chip and on-chip packaging structures
CN103151445B (zh) 低热阻led封装结构及封装方法
CN108321275B (zh) 一种具有类光栅结构的宽频高光提取led芯片及其制作方法
CN208570660U (zh) 基于cob封装的降低led芯片结温的led光源结构
CN101633220A (zh) 微透镜及其模仁的制造方法以及发光装置
TW201225336A (en) Led
Liu et al. Effects of phosphor’s location on LED packaging performance
CN109830591B (zh) 一种含粒径梯度荧光胶的白光led元件制作方法
CN101814559B (zh) 发光二极管装置及其制作方法
CN207743253U (zh) 一种具有导热片的led
CN113363369B (zh) 一种led量子点散热翅片、led及其制备方法
CN108011018B (zh) 一种led封装结构
CN208507727U (zh) Led封装结构及高聚光led灯

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant