大功率LED的光學模型

2.1　LED光學結構分析
　　功率LED主要包括幾個部分,LED發光芯片、反光杯、連接正負極分金線、粘合劑、環氧樹脂等。如圖4所示。

2.2　光學模型的抽象與建立從LED芯片出來的光,要經過多層反射和折射,從透鏡表面射出,其光學模型比較復雜。影響反光二極管出光因素很多,忽略掉次要因素,單個發光二極管的發光強度分布主要取決于以下三個方面:(1)LED芯片的大小和位置;(2)支架反射碗的形狀和尺寸;(3)透鏡的形狀和尺寸。

在建立LED光學模型時,做出幾點假設
(1)光從芯片隨機出射,滿足Lambertian分布;
(2)考慮光線反射與折射的時候,主要集中在芯片與反射碗,反射碗與樹脂,樹脂與空氣接觸面,其它不予考慮;(3)分析光的傳輸的時候,除去光子的吸收、再循環、以及電性、溫度的影響[4];(4)反射碗當成理想的全反射;(5環氧中加入散射劑時當成體積散射處理。
　　基于以上抽象和假設,根據大功率LED的圖5　實測相對光強角度分布圖尺寸,在光學仿真軟件tracepro中建立LED光學模型,設置好各項屬性,仿真其出光效果圖。

2.3　樣品仿真效果和實際測量效果的比較

對本公司生產的某種大功率管,在LED光譜?角度分布分析儀測量其光強分布圖,其相對光強角度分布圖如下。根據上述分析,在tracepro中建立好LED光學模型,仿真其光強角度分布。比較仿真結果和實際測量結果,取10°,20°,30°處實測光強和仿真值的比較,實測光強值占峰值的比例分別是96%,71%,50%,仿真結果光強相對峰值的比例分別為96.2%,74.4%,51.3%;因此,仿真配光曲線在一定誤差范圍內很好反映出光強分布走勢,對實際的封裝設計有很好的指導意義。

圖4　角度與對應總光通量比值示意圖

圖5　實測相對光強角度分布圖

大功率LED封裝結構的仿真設計:http://www.nxhydt.com/soft/72/2008/2008102711106.html