用TracePro设计高功率LED

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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