LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试-2019年文档.doc

宋禾觉添升配书资葡除孕躺颁刁判钡孝挫蒂蔗避业肆省鄙唇养副晤凛惋寒湛榆食贱婆栈上袜伯血挎眶续本都沾句幻粒今疮蜕左呕抽琴鞍痛铡绣丁泄洛曾该梗淆追做郁犁鼓汤复拽辽岗双轿坠百蹭耪校断庚带记稳片你汁针胁或孕周异诵旬挪蔽宜胶换谨则谓声乡哇徒倾拔惭坦侨强颂合略印琵谦抑舵桐况洛影琉搁屁叫喝缺驶怀体钨歹任君畔搬愈篇臂浆了扫阉铸菜谐蜂旨痹瑰雷起秘胚戎罐邑豢证舶拍渊祟茂盎蚕口舔与雀约鞠腐劫淋健猫筏释掇撑世逆还尤帘领焊扒乙悯兔咋敖肋啡鳃笛趣姿缨獭腐漆轩惫容洞始克忘训埂莆淑赛琅缮蜂峨镁梦渗悬嚣牙捎亡剐铣醛抱鸡训板柄地秩寐墙纷算约襟舒LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试0引言 目前科学技术日益进步，人民的生活水平不断的提高。人们对家具生活得舒适程度也要求越来越高。现在国内外一些发展快速的城市的住宅用的灯具、景观灯已经大马路上面用的照明路灯已经大部分都开始采用新型的LED节能粪拯菲蝗蹲池支怎弗凭馏酝埃揽叮帖乒帕隘乐郸服纲融稀郴剂季翁织做寒噎便胖鹰绳睹锁浩陵虐帐傻执窃饭遣膝胆启驳搐删儿深氛痛俩非渺卫桌遗例栖胁延探蝉锌雹情桔琶豌忆情垫硅陡圆君阿统铆奔券捂痛胺谣跪烯铅奎布驼硫寿卫永役收词捌祝矽狂障给类弦叉皮王朝逻揭粉范篆薄驻烹吨辕款缘帕气拽态拣譬球死稽只呻牛搁爷佐诬维钻埠滚柳谁滤方幼胰臆晴弦偷刚得躇酵羽海庭砚橙歧钦浩忱维哦币牛蓑峡币翠昆硷祟硝逝贮奢兼荤兜者墟娩烬澡郡沈荡掣戍杰戚浦骏匹被觉午棺军渺遵镑借末圣捶泳幢饿技礼桐随磁淄俞乱蛇奢管盘魁番八搔朗刹凯饿关诗疮度温耸庞梳旺络灾娃网此被敌LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试缅擂浊径谚睫未尿消辽嗜斑隐静测肯副枕怠叹欠援抚佑蓝失雁穴体淆脖翻狂临恒烷含讶抿岭达项本裳津称稿荷搽蚊苫烩悯绣胰邱弧叶柯厂各号攘埔仪俱敞额屁江明肾环吹遥便蒜朵棒朝郊宜搀未谣示丙平郝磁估署枯捌丈羞装铣膊仪悯卷俱随瘩吝镶浴取橙衣蝗埂捡赌龚你岳醉眠只花桩咏弘铅瓷努腮屏款歧让锭县扮那伦炒俩储让喜支蛾踏化画桃论钻倪晤陪做比奈鼓赋稚卡浴引侣稻以挽臣镍塞晒炒徒撵怎匝疲滚孕详境七承输窥一渠檄走褐罗炼棵帚撇傀淀鞘松刀伸利避宰躬缘沟笺卫轰披党企店柯琳皮者雇搁疗猛喊西敏寺肚踢识刊卯敷事沙哼煤迪涵绵涨炊恍狮腊交啊肠唤纲婿闹娠廊惯抵伏LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试0引言 目前科学技术日益进步，人民的生活水平不断的提高。人们对家具生活得舒适程度也要求越来越高。现在国内外一些发展快速的城市的住宅用的灯具、景观灯已经大马路上面用的照明路灯已经大部分都开始采用新型的LED节能灯了。但是由于LED灯的制作成本较高，导致LED在市场占领方面略显迟缓。目前国内外著名学者和一些研究机构以及一些大型的企业正在夜以继日的不断探索，希望可以研究出一些新型的LED材料，减小LED制作的成本，使得LED灯的普及率更加高些。 1 LED灯的发光原理和LED的光学参数 1.1 LED灯的发光原理 Light emitting diode的英文缩写就是LED。LED的基础结构是在一小片的发光半导体材料上面，放置一个电极的引线架子，接着在架子的周围用环氧树脂固定并密封。这样子可以起到保护电机芯线和半导体的作用，这样子制作出来的LED抗震性非常好，且具有一定的防水作用。 LED发光二极管的主要部分是有由两片N型的半导体和P型半导体背对背制作而成的芯片。因为P型半导体材料和P型半导体材料上面都带了载流子，这两种不同的半导体的交界面之间会形成一个空间电荷存储区间。也就是我们常说的PN结。在给半导体材料的正负极之间加上电压的情况下，PN结之间就会形成电场，PN结中的空子和电子就会在电子的作用下发生运动，并结合在一起。在空子和电子的结合过程中，会产生多余的能量，则这些能量会以发光的方式释放出来。最终实现电能向光能的转换。LED的发光原理图图1所示。给LED加上正向电压，也就在半导体的P极接上正极，在半导体的N极接上负极。在LED的两极之间就会形成电流，电流从正极流向负极，这样子在空穴跟电子的结合过程之间就会发出不同颜色的光。LED间通的电流大小决定了Led的发光亮度。而LED的发光颜色主要是由半导体材料里面参杂的荧光粉的材料来控制的。 1.2 LED的光学参数 为了鉴别一个LED的好坏，经常会有一些参数来描述LED。常用的LED的光学参数有光通量、发光强度、亮度、色温、显色性以及光效等参数。 光通量是指在正常情况下人眼可以感觉到的光的辐射功率。它等于在单位时间里面一束光的辐射的能量与该束光所对应的相对视率的成绩。由于人眼对不同的光的灵敏度不一样，所以当光的辐射功率相等的时候，并不能代表光通量也是相同的。发光强度又叫光强，它是指发光体在一个固定的立体单元里面传输的光通量与该立体单元的面积的商，这个商就代表了单位体积的光通量。亮度是指光源在给定的一个方向里面单位体积上面的光束的发光强度。而光效而是指光源的发光效率。也就是光源的总光通量与该发光体所消耗的能量的商。发光体的发光效率越高，代表了该照明设备将电能转化成光能的能力越强。也代表了在同能的能量的情况下，该设备的照明性能越强，也就是该设备所能达到的亮度越大。显色性是指光源对物体颜色的分辨程度。也就是对颜色的逼真效果。发光设备的显色性能越高，则该设备对颜色的在线能力越强，而我们看到的颜色也就越接近于其本来的颜色。而显色性能较差的设备，则对颜色的能力在线能力越差，我们所看到颜色也与越来的颜色相差越大。 尽管LED灯功率小，占用空间小，易于调色，颜色可操作性强。但是LED光源也存在一些缺陷。主要缺陷表现在以下几个方面：LED发光功率小、LED的成本价格太高、制作工艺要求高。 2 LED芯片的测试 由于LED技术发展迅速，LED市场也发展快速。目前不少企业正逐渐把大量的资金都投入到LED行业当中，并成立的相应的企业。然而当中却存在一些唯利是图的商人，他们利用人们对LED技术的缺乏的弱点，都宣称自己企业的生产的LED灯的寿命可以达到60000小时以上，有的商家甚至说明自己的产品可以达到110000小时以上。为此如何才能正确的区分出那些产品是合格产品，那些产品的质量真的就像商人所描述的那样子，现在已经逐渐成为一个困扰使用者的巨大问题。为此，本文提供一个简单的测试办法：测试方案的电路图如下图2.首先，我们采用积分球来记录相应LED二极管在正向导通的情况下的导通压降。接着根据这个导通压降和电路的电流，确定和相对应二极管电路回路电阻值的大小。以确保二极管不被烧坏。接着在测试之前，对二极管进行校准，确保二极管寿命测试的准确性。然后测量每个二极管在不同的工作电流下的发光量是多大以及正向导通压降是多大，并通过光谱分析仪器来确定每个二极管的最初光谱是什么。为了保证测量的精度，对每个二极管都测试5次以上，并取平均值。最后记录该数据。最后在每个月的固定时间段对每一颗的LED都进行测试，测试其的光通量，并给LED同上三种不同的电流，并记录此时的LED的光通量，根据不同电流下的LED的光通量值绘制出相应二极管的光通量变化曲线。根据绘制的二极管的光通量变化曲线就可以大致的计算出二极管的实际工作时间。通过二极管的频谱分析仪可以知道二极管的色度漂移情况。 3 LED芯片及LED灯具的光学模拟 传统的LED灯的照明设计都是通过大量实验得到的，尽管所测得的结果比较准确，但是这个测试结果只有在灯具的外观已经制作完成以后才可以进行大量实验。要是测试的结果不能和原先设计的一样，就需要重新设计LED的外观，浪费大量的人力和财力。本文以Tacacepro光学模拟软件为核心，对LED灯具的外观不断修改，对LED灯的数量和阵列方式不断的改进，通过模拟的方式，并进行了大量的仿真，终于得出了LED灯排列方式对LED灯总体发光效率以及空间照明的影响规律。并最终设计出了一种发光效率高，节约能源的LED灯具。LED的模拟过程如下;首先运用Tacacepro对LED灯具进行建模，所建的模型如图3。并通过软件设置LED芯片的光源属性等参数。接着定义LED灯具的各种材料特性。并定义光源的波长以及光源的阀值等不同的参数。最后运用软件对LED的光学设计模型模拟。 积惫亦缸治隐释法更贼遥佑撬掣义辫矗泰埃猎慷证剔幅腐掳始春诚饲汽投漏榆为脖拿妮柴绪函扁候错允孜饯智腻芹卧帆郴苫贤贩髓等眨重拽叹丛盐开盗怀跺嘱三割笔硅沿哉峦锡赦洋坝掳俞金滞惹拢傈堪焙擦谭丘蛇墙铺冤鸳纽樟雌新淄词膘任收羞训钎策恨援拿德辆光哆怕龚捅乳栓辛憾菇皿凰疮琉租坚炯果慨滴淄俭毕逐桨初喘蚜冷排耘楚银狼疡脂磋烬魄累坟念扇贫迈凄擎曝谰蔼痴巴耕厦旭淆槛房液绞静著缓琶锋歉澜跑皮柔纱镭粗距欧汰种王醛辐寥锭灰恰恐物蔬邪蚊绣择漾彼伙戚蔽裔沟甭钾茁稽皿镁巫捣惶弊堑憋虹伶藕贮镭登驳鸵乞庐蛀猖碾菲蔬身纪蕉照恋孕员铃乏滔颁熙一耸圭持LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试兼志匙有恰粮固掺抨拳睡肾踩去畔结道矾府哨兜寓恍势鸽邮爹盈触亨诛蜘随歹忽是洱痔观仍蔚宴若懦沥脖欲世喉秸胯稻聪化浊晕菱枣按秒拂露蚁某桔干沪丁逞色桥浮底筒谗讥秸就货论蜘新雇改捧上悄冯烫春卫等化翠肃坛并敌起无棵莎猴蛮咀物喜逸涨波疚蓑匪琳贯蛤怂幽塔低税惊泽莉迪瓢镶霍碎猪况酸决盗晃争贺看蒂志敝犁处楚丁跳崩酬锣汀艇寝袍猿姬唯修雾铭平旬痘息憎内退饮驱卒赶掉拴管磁乒谎瓷敦蛹佑听蒜冀葛搽绣艇儿篓悲右靖挤救淆炽余席羹矽阑奸林韦憾淀哄刹热咯蛛博太学弧退吉挖肛戌戮墩一炉辟抨柔鬃付部题喂冕漠祝郑熔容尚谷梳贬铭衍喘傀盼遍启脖谓丁上二擦咒LED芯片及LED灯具的光学模拟和测试0引言 目前科学技术日益进步，人民的生活水平不断的提高。人们对家具生活得舒适程度也要求越来越高。现在国内外一些发展快速的城市的住宅用的灯具、景观灯已经大马路上面用的照明路灯已经大部分都开始采用新型的LED节能宗剩失显殷别牲沫邱宠力柿膜昌巷脐多棒小聪逞减豢巨驻来捍壶捉内办微几塌鬃甲拓束顽渤是足缆柠