大功率LED集成光源的一次光学设计与优化(2)
Keywords: high power LED, solid-state lighting, simulation, ray pursuit, two optical design, correlation coefficient
目录
1绪论 1
1.1 起源背景 1
1.2 研究现状和发展趋势 2
1.3 文献综述 3
2反光杯设计基本原理 4
2.1 高效反射器的原理 4
2.2高效LED反光杯的结构 4
2.3 效反光器的设计 5
2.4 结论 8
3大功率LED建模 9
3.1 固体建模 9
3.2 LED阵列材料 9
3.3 理论背景 10
3.4 有限元分析 11
3.5 光学仿真 12
3.6 结论 13
4高效LED反光杯建模 13
4.1 高效反射器的原理 13
4.2高效LED反光杯的结构 13
4.3 效反光器的设计 14
4.4 结论 17
5毕业设计（论文）应完成的具体工作 18
5.1 LED集成光源建模 18
5.2 控制变量法得到最优值 19
6.设计的基本内容及过程 20
6.1 光源建模 20
6.2 曲率半径 23
6.3 反光杯的顶端半径和底部半径 24
6.4 反光杯的深度 26
6.5 硅胶折射率 27
6.6 结论 27
参考文献 28
致谢 29
1绪论
1.1 起源背景
发光二极管，简称LED，是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛地应用于显示器、电视机采光装饰和照明。
随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，LED的光效也在不断提高，价格不断走低。新的组合式管芯的出现，也让单个LED管(模块)的功率不断提高。通过同业的不断努力研发，新型光学设计的突破，新灯种的开发，产品单一的局面也有望在进一步扭转。控制软件的改进，也使得LED照明使用更加便利。这些逐步的改变，都体现出了LED发光二极管在照明应用的前景广阔。
LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、文护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
2010年以来，全球LED通用照明发展迅速，多个国家出台了相关政策以促进其应用。我国出台了一系列的LED照明应用促进措施，如“十城万盏”、国家发改委会同住房城乡建设部、交通运输部联合进行半导体照明产品应用示范工程招标等，业内最为关注的LED照明灯具价格补贴政策也呼之欲出，LED照明灯具已经逐步进入大规模应用阶段。
毫无疑问，作为全球人口最多和经济发展最快的国家，中国LED照明应用的市场潜力巨大。但同时，受中国的消费水平和环保意识所限，国内LED照明应用的推广与发达国家相比还较为滞后，除路灯、隧道灯等户外照明外，市场潜力最大的室内照明应用水平和规模还相当有限。
当前，实现大功率LED照明封装的方式主要有单颗功率型芯片封装和多芯片集成封装。由于局限于芯片尺寸，单颗芯片封装的大功率光源工艺复杂，成本较高。集成封装的光源具有光效高、成本低、芯片排布灵活等优点，能解决单颗芯片应用时遇到的困难，已经在照明领域得到了广泛的应用。采用集成封装芯片数目多，芯片发出的光线出光效率低，所以需要对集成光源进行一次光学设计。
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