紫外LED封装技术研究

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1、华中科技大学硕士学位论文紫外LED封装技术研究姓名：马伟申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：汤自荣2011-01-17华中科技大学硕士学位论文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

2、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

3、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。

4、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。关键词：紫外发光二极管封装多芯片阵列光学仿真热管理I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofchipandpackagingtechnologyoftheultravioletlightemittingdiodes(UV-LED),UV-LEDhasbeenahotspotduetoitshighlumin

5、ousefficiency,longlifetime,energysaving,greenforenvironment,instant-on/offandcompactstructurecomparingwithtraditionalUVlightsources,makingitagreatpotentialmarketinindustriessuchascuring.SomecountriesandregionshaveinvestedheavilytoUV-LEDR&D,whichwillfurtherprope

6、lthedevelopmentofrelatedindustries.Currently,theilluminantintensityofUV-LEDremainsatarelativelylowlevel.Besidestheimprovementofchipfabricationtechnique,packagingtechnologyalsohasanimportantimpactonLEDdevice’scharacteristics.Thispaperfocusesonthepackagingtechnol

7、ogyofUV-LED,andpresentsafinestructurewithexcellentlightandthermalmanagementbasedonthetheoreticcalculationandcomputation.Detailsareasfollows:Firstly,thispaperintroducesthelatestdevelopmentofUV-LEDdomesticallyandabroadandtheprospectandthefutureapplicationarealsoe

8、laborated.ThentheproblemsexistinginpresentUV-LEDpackagingarefollowed.Secondly,thispaperintroducestwoimportantlight-managementfundamentalsforUV-LED.Oneisastolight-routeprinci