论文部分内容阅读
发光二极管（Light Emitting Diode,简称LED）作为一种新型固态照明光源而备受瞩目。相对于传统照明光源,其本身更符合绿色环保标准,且具有更高的电光转换效率和更长的使用寿命,因而在“可持续发展”背景下,被寄予第四代照明光源的厚望。LED照明设备一般由LED芯片、支架、封装胶和金线等部分组成。随着LED芯片功率的不断提升,芯片本身已经不再是限制LED功率发展的因素,取而代之的是封装对LED芯片的光的光提取效率。LED的光提取效率由芯片的折射率和封装材料的折射率决定。LED芯片的折射率与封装胶之间存在着巨大的折射率差,这将导致芯片产生的光的溢出角度小,剩余的光最终转化为热能,加重LED的散热问题。为了提高LED的光取出效率,需要提高封装材料的折射率。研究表明将具有高折射率的无机纳米粒子引入封装胶中,制备纳米复合材料作为LED封装材料的方法,可有效提高封装材料的折射率,提升LED的光取出效率,是目前最具应用前景的方法。本论文选用纳米TiO2作为无机纳米粒子,研究了将纳米TiO2颗粒掺入LED封装胶后的光学性能的变化,并将制备的纳米TiO2复合材料应用于LED封装中,与一般封装进行对比。主要工作有:1.采用Monte Carlo方法模拟光子在纳米复合材料中的行进过程。研究了纳米复合材料中纳米颗粒的特征对光子行进路程的作用规律。发现纳米复合材料的散射系数影响材料的透过率,随着材料的散射系数越大,材料的散射能力越强,光子越不容易透过纳米复合材料。而纳米复合材料的散射系数受到掺杂的纳米颗粒的半径和浓度的影响,纳米颗粒的半径越大,散射系数急速增大;掺杂在纳米复合材料中的纳米颗粒的浓度的越高,散射系数也越大。最终都将使得纳米复合材料的透过率降低;2.通过加入适量的不同的表面改性剂成功解决无机纳米相在聚合物基质中的聚集问题,并合成了高无机含量的纳米复合材料树脂薄膜。通过仪器分析证明纳米颗粒的加入后,材料的透光性未收到大的影响,始终保持高透光性。并且随着掺杂纳米粒子的含量的增加,复合材料的折射率也得到提高;3.将合成的纳米TiO2复合树脂材料封装LED,与未加入纳米颗粒的封装材料的进行对比,发现纳米复合材料能提高有效LED发光强度,提升了LED封装的光取出效率。