TracePro在LED模拟中的应用.pdf

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2012年8月第24期科技视界SCIENCE & TECHNOLOGY VISION 科技视界Science & Technology Vision0引言发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是一种新型固态冷光源,具有结构简单,寿命长,体积小,耗能少,显色性好,响应时间快,抗震性能好等优点1。 因此,它在现代光电显示与照明中有着广泛的应用和良好的发展前景,例如建筑物照明,街道照明,景观照明,标志牌,信号灯以及住宅内的照明等。 虽然LED芯片本身可以近似为朗伯光源,但这种光源很难满足现实中的各种照明需求。 鉴于此,如何将LED芯片发出的光尽可能的引出并满足实际需要成为一个关键问题,这就需要对LED进行模拟设计。TracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软件。 相比传统的设计模拟软件,TracePro具有建立逼真的实体模型,优秀的光学分析功能,强大的资料转换能力及简易的图形使用界面等特点,极大的节约了人力资源,缩短设计周期2-4。 因此,TracePro在LED模拟设计中有重要作用。 本文以西门子LWT676LED为例, 介绍TracePro在LED模拟中的应用。1模拟设计过程TracePro用于照明设计的一般流程如图1所示。图1模拟设计流程图Fig.1Simulation Design Flow Chart这里所模拟的西门子LWT676LED的模型参数如图2所示。图2模型参数Fig.2Model Parameter Diagram图3西门子LWT676实体模块Fig.3Siemens LWT676 Entity Module西门子LWT676LED主要由外壳、圆锥反射器、扩散器和LED芯片组合而成。 在TracePro中分别建立各部分的实体模型。 首先建立外壳:选择一块长度为3.00mm,宽度为3.4mm的薄板表面进行拉伸填充, 拉伸距离分别为0.9mm、0.2mm、0.9mm,角度分别为4、0、-4,完成操作后构成外壳。 其次建立圆锥反射器:在YZ视图中距离Z轴1.1mm处,插入一个基金项目:湖州师范学院第九届大学生科研项目。通讯作者:吴平辉。T r a c e P r o 在 L E D模拟中的应用纪诞磊曾令军程波吴平辉(湖州师范学院理学院浙江湖州313000)【摘要】本文通过对光学软件TracePro设计流程的介绍,并以西门子LWT676LED光源为例进行模拟仿真,说明TracePro在LED模拟设计中潜在的应用价值。【关键词】LED;TracePro;模拟项目与课题37SCIENCE & TECHNOLOGY VISION科技视界2012年8月第24期科技视界Science & Technology Vision上 下 底 半 径 分 别 为1.2mm、0.65mm, 长度为0.9mm的圆锥体,建立完成后与外壳进行布林相减运算,定义圆锥体内表面属性为镜面反射。 然后构建扩散器:通过在圆锥反射器出口端插入半径1.2mm,厚度为0.01mm的薄圆柱体作为其扩散器模板, 表面定义为散射。 最后是建立LED芯片:建立 一 块 发 光 面 积 为0.4mm0.4mm, 厚度为0.15mm的方块作为LED芯片。 至此,LED模型建立完毕,如图3所示。编辑并应用扩散器的内表面属性。 首先, 选择添加属性, 属性名为朗伯扩散器(Lambertian Diffuser)。 其次,选择散射模型(Surface Model)为ABg,设置吸收系数,在求解(Solve for)的下拉菜单中选择BTDF运算,并保存属性。 将扩散器内表面应用朗伯扩散器属性(Lambertian Diffuser),将圆锥孔的侧面和底面属性均设置为理想镜面(Perfect Mirror)。完成模拟建立和定义属性之后便开始进行光线追迹。 选择LED芯片的上表面作为发光表面, 采用朗伯型配光曲线,光线数量为50000条,光波长为0.5461m,发射形式为光通量(Flux),其强度为0.05lm,完成后进行光线追迹,因其光线数量太多,我们选择光线显示数量为1%,如图4所示。图4光线追迹图Fig.4Raytrace Diagram2结果分析与讨论选择扩散器的外表面作为参考面,进行光照度分析选项设置,获得相应的光照图如图5所示。LED光源的空间光强分布和发光角度是一个重要参数,因为有必要分析其坎德拉图。 在设置坎德拉图选项的基础上即可获得图6所示的坎德拉分布图。 将其与实验测试结果进行对比,发现两者基本一致,这验证了上述模拟仿真结果的准确性。图6坎德拉图Fig.6Candela Plot Diagram3结论本文以TracePro对西门子LWT676LED光源的模拟为例,介绍了TracePro在LED模拟中的应用。【参考文献】1张鉴,杨明武,胡智文.LED环氧树脂封装的光学设计与模拟J.合肥工业大学学报:自然科学版,2008,31(10):1695-1698.2朱焯炜,苏宙平,阙立志.基于TracePro的LED透反式准直器设计与仿真J.实验室研究与探索,2012,31(1):108-111.3吴中林,吴恒莱,占美琼,陈林,沈涛.40W大功率白光LED光源模块的研制J.光源与照明,2007,3(1):28-29.4钱雯磊,李筠,陈晓荣,戴曙光,陈祥熙.用TracePro设计高功率LEDJ.仪器仪表学报,2007,28(8):967-970.责任编辑:王洪泽图5光照度图Fig.5Irradiance DiagramS项目与课题38
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