一体化封装的LED仿真

以自主研发的一体化封装LED为模型,使用光学模拟软件TracePro对该模型的配光进行仿真。为了优化该模型的光强分布及出光率,对比分析了不同反光杯张角及透镜形状对LED配光性能的影响。仿真结果表明:反光杯张角及透镜形状对LED的光强分布及出光率均有较强影响。45°反光杯张角有着较好的光强分布。添加透镜可以提高出光率,扁平透镜可以达到较高的出光率。45°反光杯张角加半球形透镜在光强分布与出光率上取得均衡。     

COB封装对LED光学性能影响的研究

针对LED高光效、低功耗的要求,文章在分析LED光学性能的基础上,采用了COB(ChipOn Board)即板上芯片封装技术。研究了不同封装工艺和材料,分析比较其对LED光通量、光效和色温的影响。研究首先介绍COB封装的结构、优点及其实用性,然后分析影响LED光学性能的因素,最后进行测试。在实验过程中,发现COB封装结构除了具有保护芯片的功能外,还可以提高出光效率,并实现特定的光学分布。实验结果表明:文章提出的封装工艺对于提高光通量和光效、调节色温有良好的效果。     

GaN基LED芯片的光效提升研究

GaN基LED芯片具有制备工艺简单、低成本、良率高等优点,提高LED芯片的出光效率已成为国内外专家的研究重点.采用tracepro软件,并基于蒙特卡洛法对ITO表面具有微孔结构的LED芯片的光萃取效率进行模拟仿真,相比ITO层没有微孔结构的LED芯片,有微孔结构的LED芯片的光萃取效率有明显的提升.通过光刻技术和湿法蚀...     

图形化蓝宝石衬底结构对GaN基LED发光性能的影响

为了研究图形化蓝宝石衬底(PSS)的结构和形貌对GaN基发光二极管(LED)光学性能的影响,对PSS的制备工艺和参数进 行了调控,从而 形成具有不同填充因子的蒙古包形PSS(HPSS)和金字塔形PSS(TPSS)两种衬底,用于生长 和制备蓝光LED 芯片。通过对TPSS-LED的光学性能测试和分析得到,随着PSS填充因子的增大, LED的 光输出功 率也增大;进而比较具有相同填充因子的HPSS和TPSS的光学性能表明,HPSS明显优于TPSS。 因此, PSS填充因子的增大,能够提高LED的光输出功率;优化PSS的结构可以改善LED中光出射途径 ,从而更有效提高LED的光发射效率。     

多反光杯LED封装技术的应用研究

为满足LED光源在照明领域的需求,LED封装技术需要解决光源稳定性和出光效率两大问题。在分析传统LED封装技术的基础上,提出一种新型的封装方式——多反光杯LED封装,即在传统LED基板上设计并制作多个光学反光杯,并将LED芯片封装在这些反光杯中。研究发现采用该封装方式,不仅使得光源具有良好的稳定性,而且可以保持较高的出光效率。该封装方式具有设计灵活以及使用方便的特点。     

基于分布光度计测试实验的LED二次光学仿真

以LED为研究对象,利用TracePro光学仿真软件和LED分布光度计对其进行光学仿真和光学实验研究,并通过对比验证仿真结果的正确性和仿真方法的可行性。研究结果表明,实验结果和仿真结果吻合,将仿真方法用于LED的光学研究切实可行。利用TracePro对大功率LED的二次光学设计结构进行了仿真,仿真结果表明该LED的二次光学设计结构使LED的光学性能得到了极大的改善,配光效果更理想,光照均匀性更好。     

高亮度LED芯片的反射型电流阻挡层设计与实现

基于光学传输理论矩阵,设计制作SiO2和Ti3O5交替生长的分布式布拉格反射(DBR)结构作为LED芯片的电流阻挡层,并采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀技术在电流阻挡层处形成沟槽结构,以解决困扰LED器件效率提高的电流扩散及金属电极降低出光效率的问题。实验结果表明,采用这种结构的LED芯片能将亮度提高5%以上,而LED芯片的正向电压基本维持不变。这种反射型电流阻挡层结构能够很好地改善大尺寸LED芯片的电流扩散,有效地提高LED芯片的出光效率。     

基于5630 TOP LED亚毫米级阵列式微型透镜的光学仿真

使用新型透镜提高LED取光效率是LED封装的研究热点之一。以亚毫米级阵列式微型透镜封装5630TOP LED为研究对象,利用光学仿真软件TracePro,考察了不同尺寸的阵列式圆锥透镜、半椭球透镜和半圆球透镜对LED取光效率的影响。仿真实验结果表明在优化条件下,5630TOP LED的取光效率可提高10.7%,光分布均匀。该仿真结果对下一步亚毫米级阵列式透镜的设计与制造有实际指导意义。     

自由曲面LED汽车前照灯光学透镜设计方法

由于LED配光特性不同于传统光源,为了将LED 应用于汽车照明中需对LED 进行二次光学设计。文中根据LED 汽车前照灯的配光特性,提出了一种自由曲面LED 汽车前照灯光学透镜的设计方法。首先由能量守恒原理,在接收屏上的坐标和透镜自由曲面上的坐标之间建立能量的一一对应关系,基于非成像光学理论,采用照度优化设计法,运用数值计算求解出光学透镜曲面各个点坐标的坐标值,并使用三维模型软件制作出透镜光学模型。通过蒙特卡洛模拟法来追迹光线仿真,最后的配光效果完全满足《汽车用LED前照灯》（GB25991-2010）标准,系统的光学效率得到显著提高,可达到91%。     

初探LED的出光率

LED的低出光率制约了LED的发展。它导致了芯片发热、光衰快、LED寿命降低等影响。另外。它也影响了LED厂商降低生产成本的可能。目前一般使用光学透镜以增加光效，然而我们一直采用传统的电子元件封装方法而忽略了LED作为照明的光学特性，这也给LED测量带来了相当大的误差。本文分析了LED芯片低出光率的原因及其影响。同时也介绍了提高出光率的几种途径。     

大功率LED半球形透镜参数对一次光学效率的影响

从发光二极管（LED）的发光原理及封装结构出发,研究了入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失对LED封装光能提取效率的影响。通过简化LED结构,建立数学参数模型,寻求LED光能提取率与半球形透镜的半径和折射率的数值关系。研究发现LED光学效率与半球形透镜折射率和半径呈特定的非线性关系,该结论通过Lighttools软件仿真得到验证。     

UV-LED印刷灯散热系统设计研究

对大功率LED而言, 如何保持芯片结温在允许的范围内, 是散热系统设计的关键。针对大功率UV-LED印刷灯, 设计了热管加风冷翅片的散热模型方案, 采用热分析软件模拟得到散热模型的温度和流动分布, 并对散热模组进行不同输入功率下的实验测试, 对比分析了仿真模拟和实验测试的芯片结温值和热沉到环境热阻值等结果, 发现仿真模拟和实验测试结果有较好的一致性, 说明热管加风冷翅片比传统风冷翅片有更好的散热性能。     

COB白光LED的光提取效率研究

针对LED高光效、高显色指数的要求,在分析LED光学性能的基础上,采用板上芯片(COB,Chip on Board)技术研究了表面涂覆硅胶量对COB白光LED的光通量、光效、色温和显色指数的影响,并提出一种高光效、高显色指数、低色温的白光LED封装方案,提高了COB白光LED的出光效率,实现了特定的光学分布,最终实现14 W COB封装结构下的白光LED,在电流密度为30 A/cm2时,其色温、显色指数及光效分别为4 900 K、82和125 lm/W.     

用于LED的微透镜阵列的光学性能研究

功率发光二极管(LED)的发展迫切需要提高取光效率,微透镜阵列的二次光学设计是改善其光强分布的有效途径.建立了一种大功率LED的封装结构,二次光学设计采用了微透镜阵列技术,运用光线追踪法研究了这种封装结构的光学性能.分析结果表明,利用微透镜阵列技术能显著改善LED的光学性能,改变其光束分布,将LED的照度衰减降低12%以上,从而得到更加均匀的照明系统.     

高出光率LED模组基板结构研究

针对带有常规的第一类反光杯的基板结构因受限于封装引线键合工艺而反光杯尺寸较小的情况,通过光学理论分析了其存在反射光线不完全的问题,提出在LED模组芯片间开设第二类反光结构的解决方案。并基于光学分析软件Tracepro的仿真研究,验证了其有效性。在此基础上设计了新型包含两类反光杯的基板结构,最高可使LED模组出光效率和中心光强与没有开反光杯的情况相比提升近23%和38%。     

基于多球面封装透镜的LED微型投影仪的光源设计

提高光能利用率是现阶段LED微型投影仪的技术难题,而提高光源的取光效率则是提高整机光效的前提和根本途径。对于以LED为代表的朗伯源,其光学元件的结构是制约光能利用率的最大因素。我们提出了一种基于多球面单透镜的LED光源设计方案并进行了光学仿真,将LED的一次封装和二次光学设计整合为一体,简化了光源系统结构,取光效率提高到94.9%,同时压缩了出光角度和光学扩展量。     

侧面粗化提高GaN基LED出光效率研究

通过对传统结构LED出光分析,提出采用侧面粗化来提高GaN基LED出光效率的方法,使用蒙特卡罗光子追踪方法对器件出光效率进行了模拟。结果表明:粗化侧面为三角状、底角为55°时出光效率最高,随机粗化可以获得比固定角度粗化更高的出光效率,同时降低材料的吸收系数可以提高LED的出光效率,在吸收系数为10/cm时,经过粗化后的LED出光效率可以达到46.1%。模拟结果证明侧面粗化可以较大地提高LED的出光效率。     

面向投影仪的LED阵列单位Etendue光通量的研究

基于各种结构LED芯片的出光特性,计算了得到的芯片及集成阵列实际的光学扩展量(Etendue),以此分析了面向投影仪光源的LED集成阵列在不同芯片间距和芯片厚度条件下的单位光学扩展量的光通量.结果表明,在面向LED投影仪的多芯片集成阵列光源中,使用剥离衬底的垂直结构芯片容易获得更高的单位Etendue光通量,从而有利于提高投影仪亮度.同时,对一种表面球形凹坑周期性微结构的倒装垂直结构LED芯片的集成阵列单位Etendue光通量进行了分析.在无封装的情况下,该结构芯片集成阵列的单位Etendue光通量较普通蓝宝石正装芯片和SiC倒装芯片的集成阵列分别高出164%和150%.     

侧入式无导光板LED平板灯的设计与实现

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高等缺点,设计了一种无LGP窗式结构的新型LED平板灯,介绍了设计结构模型和光学模型。采用柱面透镜将侧面入射的LED发散光束会聚在出光面板上,并通过掠射和叠加方法实现出光面板的照度均匀性。分析了LED阵列之间的距离、LED灯珠的投射角以及LED阵列中LED的间距对辐射照度分布均匀性的影响,利用九宫格取值法和TracePro软件对所设计的LED平板灯进行参数优化。模拟和实验结果表明,当LED平板灯单窗格面积为240mm×300mm、厚为15mm以及平凸柱面透镜的曲率半径为4mm时,优化后的LED灯珠投射角为4°左右,LED平板灯出光面板上的照度均匀度可达85%以上,理论仿真结果与实验结果相一致。     

天线布局对于MIMO可见光通信的影响

针对多输入多输出(MIMO)的室内可见光 通信(VLC)系统,通过改变发光二极管(LED)及 光接收机的空间分布,分析了天线布局对于系统性能的影响。VLC系统采用基于朗伯辐射 的信道模型, 使用常见的重复编码(RC)、空间复用(SMP)和空间调制(SM)3种MIMO技术,分析了两 种系统。第1种为4×6系统,即发射端的4个LED采用正方形布局,光接收机的6个探测器采用正六边形、 矩形和三角 形布局。仿真结果表明,在室内中心处,对于RC,三角形布局的误码率(BE R)性能最好;对于SMP和SM,正六边形和三角形的性能相近,且优于矩形布 局。在室内非中心处,正六边形是3种技术的最优选 择。第2种为8×8系统,LED和光检测器分别采用正八边形、正方形布局。仿真结果表明, 发送端采用正方形布局时系统性能较好。