大功率白光发光二极管(Light-Emitting Diode,LED)相比于传统的白炽灯和荧光灯在光效、寿命和环保上有很大的优势,已经被广泛的应用到各种照明和显示领域。荧光粉涂覆是LED封装中最关键的工艺之一,它决定了荧光粉层的位置、浓度和形貌等参数,并进一步决定了LED的光学性能和热学性能。荧光粉涂覆本质上是微小流体在小尺度固体表面上的流动成形过程,如果能了解其流动成形规律,就可以从理论上指导荧光粉涂覆工艺的优化与设计。基于这一想法,本论文通过数值建模和实验探究了荧光粉胶的流动成形过程,并基于研究结果优化和设计新型荧光粉涂覆工艺,取得了如下成果:(1)基于VOF结合UDF的方法建立了荧光粉胶流动成形数值模型,搭建了微流体观测实验平台。实验和模拟对比结果表明,所建立的数值模型能准确的预测荧光粉胶在流动成形过程中的形貌变化,模拟预测得到最终接触线半径、总铺展时间与实验测试结果的最大误差分别为6.7%和5.1%。(2)基于硅胶受热迅速固化成形的特性,提出了两种可以提高LED光效的荧光粉涂覆工艺:(a)曲面远离荧光粉涂覆工艺。该工艺实现外表面接近半球形的非均匀厚度远离荧光粉层,相比于传统自由点胶实现的球帽状荧光粉层,将光效提升了5%的同时也极大的改善了LED的空间颜色均匀性;(b)曲面自由点胶荧光粉涂覆工艺。该工艺实现了较大曲率的半圆柱状荧光粉层。相比于传统的平面状荧光粉层,该形貌将~5000 K白光COB-LED模块的光效提升了10%以上,对于蓝光COB-LED模块的光效提升量甚至超过了60%。(3)基于荧光粉胶在非平坦表面的润湿特性,提出了两种可以实现高空间颜色均匀性的荧光粉涂覆工艺:(a)基于半球形透镜润湿的远离荧光粉涂覆工艺;(b)两步法实现铃状荧光粉层的自由点胶荧光粉涂覆工艺。两种工艺均实现了中心视角厚度大于边缘视角厚度的荧光粉层,相比于传统自由点胶实现的球帽状荧光粉层,极大的改善了LED的空间颜色均匀性。(4)设计了亲/疏胶表面并将其应用于COB-LED荧光粉涂覆中。通过制备并喷涂低表面能纳米二氧化硅颗粒的方法实现了与荧光粉胶的接触角高达145o的疏胶表面。通过在颗粒喷涂工艺中引入特定镂空图案的掩膜,制备了同时具备亲胶表面和疏胶表面的基板。将所述亲/疏胶基板应用于COB-LED荧光粉涂覆中实现了半球形和半圆柱状荧光粉胶,相比于传统的平面状荧光粉层,这两种荧光粉层形貌均能将光效提升10%以上。(5)基于在线测试实验和光学建模探究了荧光粉沉淀对LED光学性能的影响。结果表明芯片上方的荧光粉沉淀会使更多的蓝光被荧光粉吸收转化为黄光并导致LED色温的降低,而基板上方的荧光粉沉淀则会减少蓝光被荧光粉吸收转化的概率并导致LED色温的升高。