基于Taguchi实验方法和Tracepro仿真软件, 研究了Mini LED背光模组中LED芯片大小、芯片发光半角、芯片出光面到液晶层的距离等因素, 对液晶面板照度均匀性的影响规律并对其进行了相应分析。研究结果表明: 芯片出光面到液晶层的距离对照度均匀性影响最大, 影响因素的权重占比达到82.88%; 发光半角占比14.33%: 芯片大小占比为14.33%。根据研究结果, 固定发光半角与芯片尺寸, 调节出光面与液晶面板层的距离, 得到了最优的照度均匀度。

采用高温固相法在温度900～1 100 ℃, 时间3 h的条件下制备出系列ZnO∶Zn荧光粉样品, 并进行了封装应用研究。 利用X射线衍射分析(XRD)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 荧光分光光度计(PL)和可见光光谱分析系统等手段对样品分别进行了表征分析。 研究结果表明: 所制备的荧光粉样品均具有ZnO晶型的六方纤锌矿结构, 样品可以有效地被近紫外光激发, 所发射的绿光光谱具有宽谱发射特征, 峰位于502 nm归属于氧空位发射, 同时940 ℃条件下制备的荧光粉样品具有最高的发光强度。 结合近紫外LED芯片和RGB荧光粉分别制备出绿光LED和白光LED, 其中绿光LED在不同驱动电流(250～500 mA)泵浦下表现出稳定的光谱发射特性, 发射光谱谱型和色坐标基本未变, 发射强度随电流升高而增加, 所制备的白光LED在色温3 212 K时, 显色指数达到94.1, 发光效率为85.6 lm·W-1(@300 mA, 9.3 V), 在(250～500 mA)驱动电流泵浦下同时也表现出稳定的光谱发射特性, 所制备的ZnO∶Zn绿色荧光粉对于制备高显色、 高品质近紫外白光LED具有潜在的应用价值。

基于荧光粉分层和远程荧光封装技术， 采用热压法制备出双层远程荧光膜， 并封装出白光LED。 通过荧光分光光度计和可见光光谱分析系统研究了绿色和红色远程荧光膜不同分层顺序及不同发射波长对于白光LED光谱性能的影响。 研究发现： 蓝-绿-红（B-G-R）膜层封装形式相较于蓝-红-绿（B-R-G）辐射发光效率提高了31.69%， 色保真度和色域指数均随着红色远程荧光膜波长的增加而升高， 发射波长为660 nm时制备的白光LED色保真度最高值达到91， 色域指数最高值达到104， 辐射发光效率值则与波长成反比关系； 色保真度随着绿色远程荧光膜波长的增加逐渐降低， 色域指数则先降低后升高， 发射波长为530 nm制备的白光LED具有最高的辐射发光效率， 达到300.7 lm·W-1。 研究所得出的相关结论对于实际的应用具有一定的参考意义。

以无机绿色和红色荧光粉及有机硅胶为原料, 采用高温模压法制备单层和叠层远程荧光薄膜, 并结合蓝光板上多芯片光源封装出三种结构的白光LED发光器件(单层型, 绿红叠层型, 红绿叠层型).通过荧光分光光度系统、双积分球系统、可见光光谱系统和光谱照度仪等仪器测试了远程荧光薄膜中荧光粉的光谱重吸收特性和所封装白光LED器件的光色性能, 并对机理进行了相应的分析.研究结果表明：远程荧光薄膜中红色荧光粉对绿光光谱产生明显重吸收效应, 且透射红光光谱色度坐标移动满足线性关系y=－0.881 6x+0.922 5, R2=0.998 6; 叠层远程荧光薄膜可以明显提高所封装白光LED器件的空间色温均匀性, 其中绿红叠层型、红绿叠层型和单层型白光LED器件空间色温差值分别为485 K、487 K和799 K, 空间各处色温的标准偏差和相对标准偏差分别为173.1、172.3、284.6和0.0373、0.052、0.066, 同时绿红叠层型白光LED器件的辐射发光效率达到三种结构中最高的301.1 lm·W－1(@350 mA, 9.2 V).

针对目前LED灯具在照明方面显色性不足, 以及传统LED点胶封装所存在的芯片发热导致荧光粉性能衰减、 色温漂移、 出光不均匀等问题, 采用近年来新兴的远程荧光封装方式。 用黄绿色YGG荧光粉和氮化物红色荧光粉, 与硅胶制成远程荧光片封装成LED灯具。 通过大量实验确定了黄绿粉、 红粉与硅胶的最佳比例, 制备了不同色温的LED灯具, 并选择了色坐标, 光效, 显色指数, R9, 色质指数, 色温, 全色域指数等参数对灯具进行了测试与分析, 为优质LED照明提供了更客观地综合评价。 实验结果表明红粉与黄绿粉的最佳比例为1∶7.6, 荧光粉总量与硅胶最佳比例为1∶5, 此时制成的白光LED灯具的色温为4　113　K, 色坐标（x, y）为（0.375　4, 0.373　1）, 光效为52.33　lm·w-1, 色域度为0.981, 显色指数高达96, 其中R9为97。 色质指数Qa值高达93, 全色域指数为79。 同时相较于传统封装而言, 远程荧光封装的荧光板表面温度大大低于点胶封装荧光粉表面温度, 可以有效地避免温度过高对LED产生的不良影响。

采用有限元方法模拟了LED集成封装光源和LED远程荧光集成封装(LED RPIP)光源各部分的热量分布。通过结合模拟和实验数据分析得到: 随着LED结温升高, 荧光粉温度随之上升, 发光性能不断衰退, LED硅胶板和LED远程荧光板温度从室温35℃分别升高到73.794和73.156℃, 光源光通量分别降低了30.53和22.39lm。最后得出硅胶板和远程荧光板中荧光粉发光性能分别下降了0.943%和0.78%。

采用FloEFD流体分析软件分析了改变LED散热器翅片数和基板厚度对LED球泡灯热量的影响。首先对LED芯片进行仿真, 然后用蓝宝石替换LED芯片其他部分简化后仿真, 将两者进行了对比。接着对远程荧光LED集成封装光源进行了热模拟, 发现将大功率芯片集成在铝基板上, 工作时产生的热量非常大, 模拟时芯片的结温在159.9℃, 超过了LED正常工作结温, 所以仅仅依靠铝基板难以达到散热要求。最后对LED球泡灯散热器不同翅片数和不同基板厚度分别进行了热仿真, 得出当翅片数为16, 基板厚度为2mm时, LED球泡灯的整体散热良好, 模拟结果显示LED芯片的温度只有83.8℃, 完全满足散热要求。

当前许多企业缺乏对集成光源严格的光学设计与优化，依据经验开模，效率低，成本高。本文采用蒙特卡洛非序列光线追迹方法，利用光学仿真软件 Tracepro对集成光源进行的一次光学设计与优化，从 LED集成封装的结构出发，设计出 7 W COB光学模型，通过逐一改变芯片间距、反光杯底部半径、深度和硅胶折射率四个变量来获得各个参数的最优值。实验结果表明芯片间距、反光杯底部半径、深度和硅胶折射率对光源出光效率和光强分布影响具有一定规律性，这些规律对于实际生产具有指导意义。