分析蒙特卡羅法在白光LED熒光粉層設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

作為一種新型的發(fā)光體，LED自誕生以來就倍受照明界關(guān)注。特別是進(jìn)入２１世紀(jì)后世界面臨嚴(yán)重的能源、環(huán)境危機(jī)，這就迫切需要改進(jìn)現(xiàn)有的照明設(shè)備，提高其效率。而LED具有電光效率高、體積小、壽命長、電壓低、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是未來最重要的照明器件之一。LED與傳統(tǒng)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出射光線的相對集中性和發(fā)散角的狹小性，使得其在汽車前照燈、手機(jī)的背光照明、光顯示、交通燈、信號燈等領(lǐng)域的應(yīng)用前景遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lán)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(zhuǎn)換效率；另一關(guān)鍵因素在于粉層自身參數(shù)，如熒光粉層厚度、散射參數(shù)、吸收參數(shù)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(shù)，不但會影響光效，而且會改變顏色參數(shù)以及空間光強(qiáng)分布。熒光粉層諸參數(shù)之設(shè)定決定了該白光LED的色溫Ra值。
為了改善傳統(tǒng)LED出射光角度狹小，光強(qiáng)隨角度變化迅速衰減，光譜空間分布不均，邊緣存在嚴(yán)重偏色等問題，必須改進(jìn)LED封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。近年來出現(xiàn)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(shè)計(jì)外層的環(huán)氧樹脂封裝結(jié)構(gòu)，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(shù)，只要在其取值區(qū)間內(nèi)均勻地取足夠多的樣品（樣品越多、相關(guān)系數(shù)越低，即隨機(jī)性越好則結(jié)論越準(zhǔn)確），就能得到接近于其期望值的結(jié)果。按照統(tǒng)計(jì)原理，在樣品達(dá)到無窮多時(shí)，函數(shù)累計(jì)平均的結(jié)果就是其期望值。也就是在無窮多時(shí)，實(shí)現(xiàn)了事件過程的完全重演。而正因?yàn)榇蠖鄶?shù)的現(xiàn)象都可以歸結(jié)為函數(shù)的集合，所以蒙特卡洛估計(jì)原理為模擬現(xiàn)實(shí)世界中的各種現(xiàn)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(zhǔn)確的結(jié)果，就必須對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬。所以在計(jì)算機(jī)技術(shù)還很落后的過去，要對大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工采樣幾乎是無法實(shí)現(xiàn)的，即使進(jìn)行了這樣的嘗試也會因?yàn)閿?shù)據(jù)量達(dá)不到隨機(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展之后，人們才有可能通過計(jì)算機(jī)獲取足夠的數(shù)據(jù)采樣，得到精度有保證的預(yù)測結(jié)論。