多反光杯LED封装技术的应用研究

为满足LED光源在照明领域的需求,LED封装技术需要解决光源稳定性和出光效率两大问题。在分析传统LED封装技术的基础上,提出一种新型的封装方式——多反光杯LED封装,即在传统LED基板上设计并制作多个光学反光杯,并将LED芯片封装在这些反光杯中。研究发现采用该封装方式,不仅使得光源具有良好的稳定性,而且可以保持较高的出光效率。该封装方式具有设计灵活以及使用方便的特点。     

大功率LED模组散热基板结构研究

大功率LED模组散热直接影响其光效和使用寿命。通过建立相应的有限元模型,运用有限元(FEM)分析方法,对大功率LED模组温度在散热基板内的分布进行模拟计算,采用嵌入高导热环的基板结构,提高大功率LED模组的散热效率。在此基础上,结合实际工艺,对高导热环结构参数的影响进行了详细分析,使导热环的尺寸和基板的散热效率达到最优。     

功率型LED模组基板横/纵向散热性能研究

为了研究LED模组的散热性能,对其基板的横向和纵向散热性能进行了对比研究。首先建立加快基板横向和纵向散热性能的有限元模型,即在基板上覆盖高导热层和基板内添加高热导率热沉结构。并运用有限元(FEM)分析方法对两种基板的散热效果以及基板和LED芯片温度分布的均匀性进行了对比分析。最后,对于基板上覆盖高导热层的结构,结合实际工艺和散热性能的考虑,进一步优化了高导热层的厚度。     

一体化封装的LED仿真

以自主研发的一体化封装LED为模型,使用光学模拟软件TracePro对该模型的配光进行仿真。为了优化该模型的光强分布及出光率,对比分析了不同反光杯张角及透镜形状对LED配光性能的影响。仿真结果表明:反光杯张角及透镜形状对LED的光强分布及出光率均有较强影响。45°反光杯张角有着较好的光强分布。添加透镜可以提高出光率,扁平透镜可以达到较高的出光率。45°反光杯张角加半球形透镜在光强分布与出光率上取得均衡。     

两种热电分离式MCPCB导热性能的对比研究

利用SMT工艺将两种功率不同的LED分别与设计完全相同的热电分离式铜基板及铝基板组装成模组,然后借助结温测试系统及积分球系统对两种金属基板的散热性能进行了对比研究。结果表明,热电分离式铜基板较之热电分离式铝基板仅具备微弱的散热优势,这种优势随着LED的功率增加有所扩大。当LED功率为9 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是3.16℃/W、3.26℃/W;当LED功率为15 W时,铜基板及铝基板所对应的LED模组热阻分别是2.33℃/W、2.46℃/W。     

白光 LED 封装材料的光学特性对光通量的影响

封装材料的光学特性是影响白光 LED 光通量的主要因素之一,基于蒙特卡洛非序列光线追迹的方法,应用专业光学仿真软件 Lighttools 系统地研究了硅胶折射率、荧光粉颗粒粒径、反光杯表面反光类型及反光率几种光学特性条件下的白光 LED 光通量。研究结果表明：硅胶折射率存在最优值（n=1.48）使得白光 LED 光通量最大;在相同色温的前提下荧光粉颗粒粒径与光通量成反比关系;漫反射表面对于光通量的提高优于镜面反射,同时光通量均随着反光率的升高而升高,这些规律对于实际生产研究具有指导意义。     

液晶电视用低功耗LED背光模组设计

根据光源入光位置的不同,设计了两款81cm(32in)低功耗LED背光模组,从结构、光学、热学等关键问题出发进行分析设计,采用88颗5630LED灯制作了背光模组,验证结果表明,背光模组的功耗只有34.85W,中心亮度可达到6 930cd/cm2以上,均齐度在79%以上。     

自检测LED模组设计及可靠性试验分析

阐述了多芯板上芯片(CoB)封装结构,构建了多芯片LED封装模型,将88颗单电极小功率LED芯片直接封装在直径为65 mm的圆形镀铝陶瓷基板上,研制成了一种基于CoB封装技术的自检测LED模组,并使用高低温实验箱对11组样品进行了可靠性试验。高低温实验箱温度设定为85℃,试验周期为1 000 h。试验结果表明:随时间变化多芯片模组的光通量呈下降变化趋势,衰减比例平均变化4.64%,幅度较小,失效数为0;正向电压有上升也有下降,表明该模组具有较高的光转换率,散热性较好,衰减值为-0.25%;相关色温(CCT)在69~205 K内下降,变化比例2.58%。该多芯片LED模组可实现故障芯片自检测,其稳定性和可靠性满足照明灯具指标要求。     

基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计

根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律,以上边缘点为初始点,逐一迭代得母线上各点坐标,旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%,且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定,该结构可使LED光源用于大范围照明。     

直下式LED背光模组的超薄设计

为减少混光距离进而获得超薄直下式LED背光模组,提出一种具有逆棱微结构的扩散板。对这种逆棱微结构进行了光学理论分析,证明了该结构在降低混光距离方面具有可行性。对逆棱微结构扩散板的光学效果进行了实验验证,并用于81.3cm(32in)LED背光模组。实验结果表明:该结构扩散板可有效增大灯影光圈,相对无结构扩散板,光圈直径增大约10%;在达到相同混光效果时,具有该结构扩散板的混光高度降低;采用该逆棱微结构的扩散板的背光模组混光高度由13mm降低至11.8mm。采用具有逆棱微结构的扩散板有助于实现LED背光模组的超薄设计。     

斜入射的反射式光纤传感器光强调制特性分析

反射式光纤传感器(RIM-FOS)在传感器领域一直占有重要地位.不少学者对反射式光纤传感器进行了相关研究,大多数都是假设入射光与反射面垂直射入,为了探究以入射光与反射面成锐角为前提,各影响因素对光强的调制特性,本文采用光纤的入射光与反射面为斜入射的情况下,假设光强符合理想均匀分布,反射面为理想光滑反射面,各环节光强损耗比例恒定,通过理论分析得到光强调制模型,运用控制变量法,通过Matlab仿真绘制相应的结果特性曲线,对仿真结果进行分析,得到发射光纤芯径、接收光纤纤芯、光纤间间距、数值孔径、光纤倾角等参量对光强调制的规律,结论表明,适当调节各个参量可以有效提高传感器的灵敏度和测量范围,根据灵敏度的高低和测量范围的宽窄,可以应用在不同的测量对象上,为斜入射的反射式光纤传感器的实物设计提供理论依据.     

一种折反二次成像式长波光学系统的杂散光抑制

讨论了一种折反二次成像式长波红外光学系统的杂散光抑制方法,该光学系统采用R-C反射式结构和二次成像光路,用于小型低成本红外成像制导系统。利用LightTools软件仿真找出光学系统中的主要杂散光来源和传输路径,结合仿真分析结果设计出了合适的机械拦光结构。然后在LightTools中建立了光学机械结构模型针对杂散光抑制进行了迭代设计,并对杂散光抑制效果进行了仿真验证。设计的光学系统加工、装配完成后进行了太阳杂散光抑制试验,仿真和试验结果表明:太阳夹角7以外不存在杂散光干扰,可以满足系统杂光抑制要求。     

不同玻璃基板对蓝光OLED的影响

文章使用ADN：TBPe作为荧光金属微腔OLED的发光层,以高反射的Al膜作为阴极顶电极,以半透明的Al膜作为阳极底电极,在不同的玻璃基板上制备了结构为Glass/Al（15nm）/MoO3（60nm）/NPB（40nm）/AND：TBPe（30nm,3%）/Alq3（20nm）/LiF（1nm）/Al（140nm）的荧光金属微腔OLED,研究了在普通玻璃及粗化玻璃的粗糙面和平滑面上蒸镀器件时的光学及电学性能影响。实验结果表明,当蒸镀面为光面时,其器件效率及亮度都优于其它器件。     

用于户外巨型显示的新型反射式固态液晶光阀薄膜

聚合物分散螺旋织构（PDCT）液晶固态薄膜显示器是一种新型高反射率高对比度反射式液晶显示器。PDCTLC模式同时综合运用了对入射光的两种散射和一种反射机制,成功实现了光学关断态的类纸型亮白色态。这种类纸型薄膜光阀尤其适用于反射式超大屏幕显示装置。     

用全漏光导波技术测量反射式混合型扭曲向列相液晶盒的指向矢分布

架设了全漏光导波测量系统并对反射式混合型扭曲向列相液晶盒进行了光学测量,氦氖激光经过处理后变为s偏振光或p偏振光,然后通过棱镜耦合使某一偏振状态的光进入液晶盒并采集不同电压下与入射角相关的不同偏振光组合的反射信号。进而结合多层光学4×4矩阵和弹性连续体理论对液晶盒的不同状态组合的反射信号模拟预测并与实验数据进行拟合,就得到了指向矢在液晶盒内的倾角和扭曲角以及在不同电压下的分布情况。     

离轴三反光学系统中反射膜的研制

离轴三反光学系统由于具有工作波段宽,像质优良且杂散光易于控制等优势,因而被广泛用作光谱成像系统的设计方案。文中采用Code V软件,对光学系统进行了设计,基于光的偏振理论,推导出薄膜样品和系统的偏振保真度与相位差之间的换算关系,选择铝材料作为基底材料,银(Ag)、三氧化二铝(Al₂O₃)和二氧化钛(TiO₂)为镀膜材料。根据光学薄膜基础理论,设计出光线38.5°入射,在1 545~1 555 nm处R_S>99.96%,R_P>99.8%,P光和S光相位延迟小于1°的反射膜。结合膜系设计软件进行膜系设计和模拟分析,在德国莱宝光学公司设计生产的高性能光学镀膜机上完成了离轴三反光学系统中铝合金表面反射膜的制备。采用Lamda1050光谱仪对镀膜样品的S光、P光反射光谱和相位进行测试,测试结果满足设计要求。该研究具有重要的实际意义和工程价值。     

基于4Q-PSD的高分辨率横向位移探测方法研究

在分析四象限位置敏感器件(4Q-PSD)结构及特点的基础上,利用该器件作为核心探测器,设计了一种光电探测系统,对高分辨率横向位移的探测进行了研究。系统主要包括LED光发射、光接收、信号处理和显示等部分。LED发射的光束经聚焦透镜汇聚后射向反射镜,反射光聚焦到一个4Q-PSD上,经线性化的信号处理电路处理后,可实现高分辨率横向位移的测量。实验证明:横向位移测量稳定性与精度与测量距离无关,系统的误差主要来自反射镜反射的非均匀性。     

采用光学干涉方法实现高对比度聚合物发光二极管

为了得到高对比度的聚合物发光二极管（PLED）．设计并制作了消光干涉结构位于有机层之外的新型聚合物二极管。消光干涉层的结构为：CrOx／Cr／1TO／Cr。在玻璃衬底和ITO阳极之间溅射的光学干涉层可以部分消去背景光的反射。这种方法不需要考虑光学干涉层和OLED或PLED材料之间功函数匹配．以及在溅射过程中对有机层的损伤等问题。制作的器件的对比度为14．7：1．这比没有采用光学干涉结构的器件的对比度要高得多。结果说明新型的光学干涉结构确实起到了提高器件对比度的效果，对器件参数的进一步优化有望达到一个实用化目标。     

反射光学系统杂散光的消除

成像光学系统中的杂散光会引起像质模糊和对比度下降,在对像质要求较高,或被探测的光能量微弱的情况下,必须对杂散光进行消除。R-C (Ritchey-Chretien)系统是卡塞格林系统的一种形式,在地面光电探测和空间对地观测等方面都有广泛应用。以焦距为2 m,相对孔径为1/4的R-C系统为例,介绍了利用计算机仿真技术进行消杂散光设计和评价的原理,结合CAD建模进行了主镜内遮光罩、外遮光筒、次镜百叶窗式遮光罩的设计。使用光线模拟追迹软件TRACEPRO建立的测试系统进行仿真测试,得到R-C系统的杂光系数为6.4%,证明了设计的可行性,为应用和进一步的优化设计提供了依据。     

Photocurrent enhancement in thin‐film silicon solar cells by combination of anti‐reflective sub‐wavelength structures and light‐trapping textures

Dielectric films with anti‐reflective sub‐wavelength structures are applied to thin‐film silicon solar cells to improve the light incoupling at the front surface. It is verified that modification of the refractive index of the incident medium using dielectric films with sub‐wavelength structures is beneficial to reduce the average reflectivity of Si solar cells with an anti‐reflective coating based on optical interference. It is also shown that the sub‐wavelength structure must be combined with a proper light‐trapping texture to enhance the absorption within thin‐film silicon solar cells. The effectiveness of dielectric films with sub‐wavelength structures is demonstrated by an increase of the short‐circuit current density of a microcrystalline silicon cell from 29.1 to 30.4 mA/cm² in a designated area of 1 cm². The optical interplay between the dielectric films and the light‐trapping textures is also discussed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.