高效高可靠量子点白光LED封装与热管理

高效高可靠的量子点白光LED封装和热管理对于LED照明应用至关重要，直接影响着LED的性能、稳定性和寿命。关于高效高可靠量子点白光LED封装与热管理的研究正在不断进行，随着LED技术的不断发展，新的封装和热管理方法持续被探索，以满足不断增长的照明市场需求。

近日，第九届国际第三代半导体论坛&第二十届中国国际半导体照明论坛于厦门召开，期间的“半导体照明芯片，封装及光通信技术分会”上，华中科技大学能源与动力工程学院院长，中欧能源学院中方院长、教授、IEEE会士罗小兵分享了高效高可靠量子点白光LED封装与热管理的最新研究进展。

量子点纳米晶体凭借着高发光效率、高光色质量、光谱可调等优异的光电性能，成为了当前最具应用价值和潜力的新型材料之一，并获得了2023年诺贝尔化学奖。基于量子点技术的白光LED在照明和显示领域掀起了新的技术革命。目前，量子点白光LED的大规模应用仍然存在诸多挑战，一方面是量子点在封装中极易被水、氧等小分子侵蚀，另一方面是量子点光致发光过程中产生的热量聚积在封装体内部难以散出，上述难题导致量子点在器件中的发光衰减甚至猝灭，严重制约了量子点白光LED的性能和长期可靠性。

为解决上述难题，罗小兵教授团队历时十余年，探明了量子点白光LED中芯片与量子点荧光材料间的多尺度能量传输和转化机理，并从光热协同的角度，提出了器件光色优化、水氧阻隔、封装内热管理等全流程封装解决方案，成功解决了量子点白光LED在封装和应用过程中的性能与可靠性难题，为量子点白光LED走向大规模高端应用提供了理论和技术支撑。

报告中详细了分享了QDs-WLEDs封装技术挑战、QDs-WLEDs光色优化技术、QDs-WLEDs水氧阻隔技术、QDs-WLEDs封装内热管理的研究成果。其中，高光色质量的QDs-WLEDs光谱优化方面，面临的瓶颈问题是白光品质影响人体昼夜节律。光谱优化目标是量子点白光LED光谱的CAF调控范围须尽可能大，同时须保证其他光学性能。优化思路一是基于最优光谱的多目标优化遗传方法；二是基于蓝光芯片、黄色荧光粉、红色量子点制备白光LED，实现最优光谱。

QDs-WLEDs水氧阻隔技术研究涉及疏水量子点复合材料、量子点-介孔硅微球（QLMS）、量子点玻璃（QDs-glass）。QDs-WLEDs封装内热管理，瓶颈问题在于量子点胶体散热困难，导致工作温度过高，威胁器件性能。解决方案涉及1）封装体内部搭建高速导热支架；2）量子点/氮化硼高导热发光复合材料；3）量子点白光LED封装内定向热管理；4）三维氮化硼互连导热网络；5）QDs-WLDs超高面内导热强化。

报告指出，QDs-WLEDs为照明与显示行业发展带来新的机遇，同时面临光-热协同封装挑战。团队历时二十余年，探明了芯片与微纳荧光材料间的多尺度能量传输与转换机理，从光热协同角度，提出了光色优化、水氧阻隔、内热管理等全流程封装解决方案，也期待与产业界携手推动QDs-WLEDs走向大规模高端应用。