分析蒙特卡羅法在白光LED熒光粉層設計中的應用

作為一種新型的發(fā)光體，LED自誕生以來(lái)就倍受照明界關(guān)注。特別是進(jìn)入２１世紀后世界面臨嚴重的能源、環(huán)境危機，這就迫切需要改進(jìn)現有的照明設備，提高其效率。而LED具有電光效率高、體積小、壽命長(cháng)、電壓低、節能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)最重要的照明器件之一。LED與傳統的白熾燈、日光燈相比，在電光效率、壽命上占有絕對的優(yōu)勢，一旦在成本、光效上取得突破，其前景將不可限量。而且由于LED出射光線(xiàn)的相對集中性和發(fā)散角的狹小性，使得其在汽車(chē)前照燈、手機的背光照明、光顯示、交通燈、信號燈等領(lǐng)域的應用前景遠遠大于普通光源。

提升白光LED光效的方法主要有兩種，即基底的藍光芯片自身的光效提升和熒光粉層激發(fā)光效的提升。本文主要討論熒光粉層激發(fā)光效的提升方法。熒光粉層的光效關(guān)鍵因素之一在于熒光粉轉換效率；另一關(guān)鍵因素在于粉層自身參數，如熒光粉層厚度、散射參數、吸收參數等所決定的光輸出效率。所以，提高熒光粉層的光效也是提高白光LED光效的重要保證。

通過(guò)改變熒光粉層的熒光粉的粒度、用量、涂覆位置、形狀、固晶位置等參數，不但會(huì )影響光效，而且會(huì )改變顏色參數以及空間光強分布。熒光粉層諸參數之設定決定了該白光LED的色溫Ra值。
為了改善傳統LED出射光角度狹小，光強隨角度變化迅速衰減，光譜空間分布不均，邊緣存在嚴重偏色等問(wèn)題，必須改進(jìn)LED封裝結構的設計。近年來(lái)出現了不少新型的封裝，對于改善LED出射光的分布起到了較好的作用。為了更好地設計外層的環(huán)氧樹(shù)脂封裝結構，勢必要對熒光粉層出射光的分布作進(jìn)一步的研究和優(yōu)化。

對于任何函數，只要在其取值區間內均勻地取足夠多的樣品（樣品越多、相關(guān)系數越低，即隨機性越好則結論越準確），就能得到接近于其期望值的結果。按照統計原理，在樣品達到無(wú)窮多時(shí)，函數累計平均的結果就是其期望值。也就是在無(wú)窮多時(shí)，實(shí)現了事件過(guò)程的完全重演。而正因為大多數的現象都可以歸結為函數的集合，所以蒙特卡洛估計原理為模擬現實(shí)世界中的各種現象提供了可能性。但正如其方法本身所言，如果要得到比較準確的結果，就必須對大量的數據進(jìn)行模擬。所以在計算機技術(shù)還很落后的過(guò)去，要對大量的數據進(jìn)行人工采樣幾乎是無(wú)法實(shí)現的，即使進(jìn)行了這樣的嘗試也會(huì )因為數據量達不到隨機模擬的精度要求而失敗。因此，蒙特卡洛方法也一直被人們忽略。直到計算機技術(shù)取得了突破性進(jìn)展之后，人們才有可能通過(guò)計算機獲取足夠的數據采樣，得到精度有保證的預測結論。