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发光二极管(Light Emitting Diode,LED),由于其较高的流明效率和节能环保等优点,被广泛应用于通用照明、广告、应急照明等领域。与单芯片LED相比,多芯片LED(LED阵列封装)能产生更高的光通量,因此多芯片封装逐渐成为LED封装的新趋势。然而,多芯片封装的LED并非完美无缺,其现在面对的主要技术问题是封装取光效率与单芯片LED有较大差距、光斑颜色不均匀。本工作针对如何提高LED阵列封装取光效率及相关色温均匀度做了以下探究:针对不同荧光粉胶体结构以及不同位置的多芯片LED,用蒙特卡洛光线追迹的方法仿真光线在蓝光芯片和荧光粉中的传播,并分析了荧光粉封装方式对多芯片阵列LED封装效率的影响。结果表明,随着荧光粉层和芯片之间的距离增大,保型涂覆的LED封装效率先增加后减小,最大封装效率为59%;平面涂覆的LED在芯片间距为0.2 mm、荧光粉层和芯片之间的距离为0.28 mm时封装效率为77.183%;荧光粉层的曲率半径对封装效率的影响较小。系统地研究了封装胶体表面微结构对阵列LED封装效率的影响。与平面封装的多芯片LED相比,这两种微结构能够显著提高封装取光效率,并且通过调整参数可以改变光强度角的分布,使半光强角在90°~160°范围内变化。在仿真数据范围内,具有凹圆锥结构的多芯片LED对于封装取光效率变化稳定性高于凹球面结构。设计了具有空腔的LED封装结构。与传统封装结构相比,空腔结构可以显著提高相关色温均匀度,使相关色温差值从1534K减小到359K。在LED的光学性能评价中引入评价因子,采用中心角为53°的空腔结构,其评价因子是传统封装结构的4.2倍,能够获得更优的光学性能。相关色温均匀度不受荧光粉浓度的影响,4000K和5000K低色温区域也能降低相关色温偏差值。另外,这种空腔结构对多芯片的LED同样适用。