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发光二极管(Light-Emitting Diode, LED)具有高光效、长寿命、环保等优点，作为第四代照明光源被广泛应用于各种照明和显示领域。但LED在大电功率密度下存在效率下降的缺点。激光二极管(Laser Diode, LD)在大电功率密度下能维持更高的效率且具有低光源扩展量，逐渐在部分高亮度照明领域(如汽车头灯、投影仪等)取代LED。荧光粉是白光LED和白光LD封装中的关键部分，其颗粒粒径、形貌、浓度和封装方式影响着整体的光学性能和热学性能。以上光学性能和热学性能分别由荧光粉层中的光输运和热输运过程决定。另外在高光功率密度激发下(如白光LD)，极易在低导热荧光粉层中形成局部高温甚至发生热淬灭现象，此时光学性能和热学性能相互影响。如果能深入理解荧光粉层中的光输运、热输运过程及两者之间的相互作用机制，就可以从理论上指导高光热性能白光光源封装工艺的开发。基于该想法，论文建立了通用的荧光粉光学模型和光热模型，提出了高光热性能白光LD封装应用方法，取得了如下成果：
1)从理论上定量描述了荧光粉层中每个光输运过程的亮度变化，包括光吸收、各向异性散射和光致发光过程，在传统辐射传递方程(RTE)的基础上扩展建立了荧光辐射传递方程(FRTE)；此外定量描述了荧光粉光致发热过程和荧光粉热淬灭效应。
2)针对远离白光LED建立了双波长一维荧光粉光学模型，通过谱元法求解蓝光和黄光FRTE及通用边界条件，得到蓝光和黄光亮度分布从而准确评估光学性能；在双波长模型基础上考虑光谱分布及重吸收效应，建立了多波长一维光学模型得到了光谱分布；并对以上两个模型进行了实验验证。
3)针对远离白光LD建立了二维轴对称荧光粉光热模型，通过间断谱元法求解柱坐标系下的FRTE和通用边界条件得到了准直和扩散蓝光、黄光亮度分布，并引入量子效率与温度的关系从而迭代求解FRTE和导热微分方程，得到更准确的光热性能；并对模型进行了实验验证。基于光热模型对白光LD封装中的关键参数进行了分析。
4)基于光热模型提出了两种高光热性能的白光LD封装应用方法：a)提出了一种优化抛物面反光杯结合自由曲面透镜的二次光学设计方案，在小角度区域实现了高空间颜色均匀性；b)提出了反射型荧光粉双面冷却工艺，在不影响光输出的条件下大幅度降低荧光粉工作温度，从而提高临界激发光能量和光色稳定性。
1)从理论上定量描述了荧光粉层中每个光输运过程的亮度变化，包括光吸收、各向异性散射和光致发光过程，在传统辐射传递方程(RTE)的基础上扩展建立了荧光辐射传递方程(FRTE)；此外定量描述了荧光粉光致发热过程和荧光粉热淬灭效应。
2)针对远离白光LED建立了双波长一维荧光粉光学模型，通过谱元法求解蓝光和黄光FRTE及通用边界条件，得到蓝光和黄光亮度分布从而准确评估光学性能；在双波长模型基础上考虑光谱分布及重吸收效应，建立了多波长一维光学模型得到了光谱分布；并对以上两个模型进行了实验验证。
3)针对远离白光LD建立了二维轴对称荧光粉光热模型，通过间断谱元法求解柱坐标系下的FRTE和通用边界条件得到了准直和扩散蓝光、黄光亮度分布，并引入量子效率与温度的关系从而迭代求解FRTE和导热微分方程，得到更准确的光热性能；并对模型进行了实验验证。基于光热模型对白光LD封装中的关键参数进行了分析。
4)基于光热模型提出了两种高光热性能的白光LD封装应用方法：a)提出了一种优化抛物面反光杯结合自由曲面透镜的二次光学设计方案，在小角度区域实现了高空间颜色均匀性；b)提出了反射型荧光粉双面冷却工艺，在不影响光输出的条件下大幅度降低荧光粉工作温度，从而提高临界激发光能量和光色稳定性。