LED混光优化(TracePro软件模拟)照明设计

LED光源与灯具设计

作品名称：

设计报告

LED混光优化1

目录

一、LED三基色混光原理 ....................................................................... 3 1、三基色波长 .................................................................................... 3 2、混光比例 ........................................................................................ 3 3、LED芯片封装 ................................................................................. 3 4、散热对混光的影响 ........................................................................ 4 二、TracePro软件模拟 .......................................................................... 5 1、设置“格点光源” ........................................................................ 5 2、设置观察屏 .................................................................................... 5 3、光线追迹 ........................................................................................ 6 4、照度分析图 .................................................................................... 6 三、LED混光优化设计........................................................................... 7 1、打开Options. ................................................................................. 7 2、相关参数设置 ................................................................................ 7 3、开始优化 ........................................................................................ 8 4、优化结束 ........................................................................................ 8

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一、LED三基色混光原理

1、三基色波长

三种LED芯片发出的光的主波长一般是：红光为615~620mm，绿光为

530~540mm，蓝光为460~470nm.要达到最佳光效,可在这三种光的主波长范围内经过实验选择最佳的主波长配比。如果为了提高显色指数，可采用蓝光（460nm)、绿光(525nm)、黄光（580nm)、红光(635nm）组合，这种光的主波长配比可得到最佳的显色指数(达95以上）,光效可达35～40lm/W，最低色温可做到2700K。为了兼顾出光效率和显色指数，三种LED芯片发出的光的主波长和发光强度需要进行优化组合。根据所用的模式和材料多做几次实验,可得到最佳效果。 2、混光比例

对于三种LED红、绿、蓝芯片的发光强度的比例，一般选择为3(红）：6（绿）：1(蓝），但是要考虑到不同芯片光衰不一样；而且当点亮发热后，三基色光的主波长漂移也不同.同时考虑这几个因素,进行综合的实验来得到最好的效果，所以上述的只作为参考的比例，而不是固定的结论. 3、LED芯片封装

如果将三种LED芯片简单地排列封装在一起，那么这样不能使三种LED的颜色光很好地混合成白光。图1给出了RGB三色混合的示意图,只有A区是三种颜色都有的区域,所以只有A区才是白光，其他区域都不是白光。RGB三种芯片发出的光能量主要分布在以光源光轴为中心的一定角度之内,因此不同位置上由不同芯片发出的光要传播一定距离后，才可能发生交叠进而混色。然而即使在传播一定距离后，仍然只有中心区域才出现白光，也就是说中心区域以外的区域仍然没有混合,并且发散角度比较大的光线在经过传播后远离中心，继而造成发光效率降低。

图1 RGB三基色的混合

因此，如何在较短传播距离内高效地混光,是封装高质量三基色白光LED的关键所在。只有通过特殊的封装设计，才能解决这个问题,如图2所示。采用这种结构后，三种光基本集中在一个区域进行混光,所以在制作三基色合成白光LED时，应该在热沉上和模粒上实现一些特殊的结构设计,从而使三种基色光能在集中的区域混合产生有效的白光。

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图2 三基色光混合的特殊结构设计

4、散热对混光的影响

多芯片集中封装在一个器件中，热量的散发会更加困难.因此在制作RGB三基色光混合成白光时，特别要注意散热的问题。这三种芯片其温度特性不一样,温度变化会引起色温偏差.表1对几种主要的白光LED制作效果进行了比较。

表1 几种主要的白光LED制作效果

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二、TracePro软件模拟

1、设置“格点光源”

如图设置红、黄、蓝光，波长分别为：0。6328um、0.5461、0。45um。

红光的参数设置

绿光和蓝光的参数设置

2、设置观察屏

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观察屏的参数设置

3、光线追迹

4、照度分析图

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三、LED混光优化设计

1、打开Options。

2、相关参数设置

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3、开始优化

4、优化结束

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