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光束模型的模拟结果
来源:中国模型网 作者:佚名 更新于:2016/2/24 11:04:59 阅读:
  基于上述LED的光学模型与非序列光线追迹方法,对LED的封装进行不同参数条件下的光亮度数值模拟,光能接收面为以(0,0,-5)为圆心、200mm为半径的球面,如所示。为使程序的运算时间不致过长,光线追迹的初始光子数设为25000。设定一组 LED的初始参数。

  对应上述参数的LED光亮度分布模拟结果所示。中光亮度的单位为瓦/球面度,最终出射粒子数已进行归一化,见右边的柱状显示,由于结构内部多次反射消耗了部分内俘获光子,最终出射的归一化光子数小于1。

  模拟结果来看,LED封装后的发光亮度分布是较为合理的,中心最亮,四周最暗,同一纬度不同经度亮度分布较为均匀,与真实LED从沿-z方向观察的结果一致,而且数值在合理的范围。

  但显示z轴法向的方向光强并没有达到最大,而是出现了暗斑,同时,光能在半球面上的分布范围很大,非法向的能量损失较严重。这是有悖于此类炮弹型LED设计原则的,即尽量保证法向(z方向)光强的最大值,并尽量减少非法向方向的光能损耗。这也是此类LED的重要设计目标。

  为了研究环氧封装结构和反光碗形状变化对出射光亮度空间分布的影响,令表1中的二次曲面常数c=-0.25,反光碗深度变为0.35mm,其他条件和参数不变,进行同样的运算,得到的光亮度分布所示。所示的亮度分布明显得到了改善,法向亮度的最大值较有了提高,非法向的光能分布范围也有了明显的减小。虽然法向的中心暗斑依然存在,但法向附近的光能更加集中。这说明为了达到良好的出射效果,LED封装的光学系统设计与优化及其重要。

  为了研究反光碗与发光芯片在环氧封装结构中位置的变化对出射光强分布的影响,我们在的基础上对芯片深度进行了调整。固定其他参数,得到优化的深度值在5mm左右,此时的亮度分布模拟结果如所示。优化反光碗与发光芯片位置后的LED亮度分布较有了较明显的改善,其法向最大亮度有了提高,中心暗斑已经不明显,出射光的主要能量。

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