分析蒙特卡羅法在白光LED熒光粉層設計中的應用

作為一種新型的發光體，LED自誕生以來就倍受照明界關注。特別是進入２１世紀后世界面臨嚴重的能源、環境危機，這就迫切需要改進現有的照明設備，提高其效率。而LED具有電光效率高、體積小、壽命長、電壓低、節能和環保等優點，是未來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散角的狹小性，使得其在汽車前照燈、手機的背光照明、光顯示、交通燈、信號燈等領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光效的提升。本文主要討論熒光粉層激發光效的提升方法。熒光粉層的光效關鍵因素之一在于熒光粉轉換效率；另一關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，不但會影響光效，而且會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題，必須改進LED封裝結構的設計。近年來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氧樹脂封裝結構，勢必要對熒光粉層出射光的分布作進一步的研究和優化。

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，在樣品達到無窮多時，函數累計平均的結果就是其期望值。也就是在無窮多時，實現了事件過程的完全重演。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行模擬。所以在計算機技術還很落后的過去，要對大量的數據進行人工采樣幾乎是無法實現的，即使進行了這樣的嘗試也會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。直到計算機技術取得了突破性進展之后，人們才有可能通過計算機獲取足夠的數據采樣，得到精度有保證的預測結論。