LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试

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1、华中科技大学硕士学位论文LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试姓名：张力申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：杨振宇2011-01-03华中科技大学硕士学位论文摘要随着LED产业的迅速发展和LED技术的不断进步，LED取代传统光源走向照明领域的趋势越来越明显。传统的LED灯具系统的光学设计，都是在LED产品做出来以后再去测量其光学性能，达不到要求的话就重新修改设计，费时费力。本论文利用光学模拟软件Tracepro建立了LED芯片的简化模型，利用该简化模型来指导LED灯具的设计工作，提高了光学设计的效率，节省了开发成本。论文首先对市面上性价比较高的7家

2、公司的LED芯片以及几款LED日光灯进行了可靠性测试，并对LED工作电流大小和寿命的关系进行了简要的分析。我们发现LED的光通量衰减曲线基本满足关系式y=exp(-at)，式中y是相对光输出，a是衰减系数，t为以小时为单位的点亮时间。在不超过LED芯片最大工作电流以及保证LED灯具照明效果的前提下，适当的增大LED的工作电流，用牺牲LED部分寿命的方式可以达到减少灯具中LED芯片数量，降低灯具成本的目的。利用光学仿真软件Tracepro建立了LED芯片的简化模型，并拿该简化模型的模拟配光曲线和实际产品的光强分布曲线进行了对比，发现在可以允许的误差范围内，二

3、者基本保持一致。也就是说该简化模型能够比较真实的反应出LED芯片的光强分布，对于我们简化LED灯具的设计过程提供了一种很好的解决办法。通过该简化模型，模拟设计出了几种可以替代传统照明灯具的LED产品。关键词：LED照明光通量衰减光学模拟Tracepro简化模型光强分布I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththefastdevelopmentofLEDindustryandcontinuousadvancementofLEDtechnology,thetrendsthatLEDlightingwillreplacethetraditionalli

4、ghtingsourcesarebecomingmoreandmoreevident.ThetraditionalopticaldesignofLEDlightingsystemistomeasuretheopticalpropertiesafterthelampsaremadeout,iftheproductcan’tmeettherequirements,wemustusealotoftimeandefforttoredesign.Inthispaper,weusetheopticalsimulationsoftwarenamedTraceprotob

5、uildasimplifiedmodelofLEDchips,andweusethismodeltoguidethedesignofLEDlamps,sothatwecanimprovetheefficiencyandsavethecosts.FirstlyweconductedthereliabilitytestofsomeLEDchipsandLEDfluorescentlampsfrom7LEDcompanies,whichhavehighperformancepriceratio,andwebrieflyanalyzetherelationship

6、betweentheoperatingcurrentandlifetimeofLED.Wefoundthatthecurvesofluminousfluxdecaymeettheformulay=exp(-at),inwhichymeanstherelativelightoutput,ameanstheattenuationcoefficientandtmeansthelightinghour.Ifwecanmakesurethatthecurrentnotexceedthemaximumoperatingcurrentandensurethelighti

7、ngeffects,wecanincreasethecurrentofLEDchipsproperlyandsacrificepartofthelifetimeofLEDtoachievethepurposeofreducingthenumberofLEDchipsinonelampandthelightingcosts.WeusedTraceprotobuildasimplifiedmodelofLEDchipsandcomparedthecandeladistributioncurveofthemodeltotheactualintensitydist

8、ributionoftheLEDproducts,andwefou