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用TracePro设计高功率LED

作者:钱雯磊,李筠等 来源:上海理工大学 时间:2014-07-02 15:13 阅读:1447 [投稿]
提出一种简化的高功率LED仿真模型,采用圆锥面作为反光碗,增加平凸透镜汇聚光线,用3D仿真软件TracePro建立模型,追迹LED发光面发出的光线并检验设计效果。

摘要:提出一种简化的高功率LED仿真模型,采用圆锥面作为反光碗,增加平凸透镜汇聚光线,用3D仿真软件TracePro建立模型,追迹LED发光面发出的光线并检验设计效果。仿真结果表明,该简化模型具有一定的可行性,并验证了实际应用中采用锥形反光碗的合理性。

1.引言

发光二极管(LED),作为一种电致发光器件,已经有较悠久的应用历史。它寿命长、功耗低、污染少,通常用作电源指示灯、交通信号灯、城市景观灯等。近年来,随着“十一五”建设资源集约型城市的规划,LED这种新型冷光源有着逐步替代传统照明光源的趋势。目前,高功率LED,或称高亮度LED发展迅速,在车灯照明领域,已有LED尾灯、头灯、仪表盘照明灯等应用;而在普通照明领域,LED台灯、LED草坪灯等也极大得丰富了照明灯的选择范围。据相关资料报道:高功率LED的最高发光亮度已经达到100lm/w,并且亮度的提高速度每18-24个月翻一番。由此看来,研究如何提高LED的发光效率有着极其重要的意义。

提高LED发光效率有两种途径:一是从LED的发光芯片入手,通过扩大单颗LED晶体的发光表面积或者将若干颗LED晶体封装成一个整体的方法,提高LED本身的发光能力;二是从LED的结构设计角度入手,即二次光学设计,通过设计LED的反光碗位置、形状,增加透镜等手段,提高LED的光能利用率。本文主要从后者讲述高功率LED的设计。

2.设计方法

2.1.简化LED模型的简单分析高功率LED的基本组成结构主要包括:支架、引脚、金线、衬底(粘合剂)、发光芯片、反光碗、透镜等几部分,如图1所示。


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