針對精確建模的LED特性
Patrick Le Houillier和Mike Zollers表示,盡管LED生產商通過數據表(Data Sheet)和光線數據組(Ray Data Sets)提供了很多信息,但是有關他們產品的更多資料會幫助設計者們更加準確地進行系統建模。
當我們使用軟件來設計LED的光學系統時,需要考慮很多LED的特性,如此才能進行精確建模。制造商在數據表中提供了這方面的信息;而且,他們還將測量結果以光線數據組的形式公布出來。光學設計者們非常贊賞業界這種愈加公開的做法,但還是希望生產商們可以進一步提供產品的細節。針對光學設計和建模中經常用到的4種LED,我們仔細調查了它們的細節特性,并解釋了在哪種狀況下必須考慮到上述細節,主要原因在哪里;同時對以什么途徑提供這些數據給出了建議。要指出的是,每一個LED系統設計所需的信息會不止于此,本文提出的僅僅是多年來設計者們迫切希望得到的部分LED重要特性。
特性1:近場光分布
在LED系統建模時,LED準確的近場光分布(近場通常是指距離小于光源尺寸的10倍)通常被忽略。當然,一些光學設計(例如工作照明)可以在不知道LED近場光分布的條件下進行精確建模。工作照明簡單的說就是LED直接照射一個遠處的平面,中間沒有阻擋物,因此無需考慮近場光分布。但是,如果在LED前面放入一片透鏡,將LED芯片成像到同樣的平面上時,近場光分布就需要考慮了。芯片的掩膜、導線、熒光粉等因素造成的光源空間不均勻性全都會成像到目標平面上。
在許多情況下,LED封裝本身也需要精確的近場模型。熒光粉材料、白色漫反射塑料封裝和多芯片都增加了光源的外觀尺寸。通常,發光器的外觀尺寸在空間是不均勻分布的,而且會隨著視角變化。另一個需要考慮的是顏色,尤其是在熒光粉系統中,熒光粉在芯片或密封材料上的覆蓋方式,可能會使得光在熒光粉中走過的路程不是常數,導致從熒光粉發出的光的顏色在不同視角下會發生變化。如果光學部件很靠近LED封裝或者將LED芯片成像,就必需對光源進行近場建模。
遺憾的是,要在所有的情形下明確LED近場光分布對系統的重要性實非易事。當然,為了保證設計的準確性,你可以每次都將近場光分布納入系統中,然而從成本的角度來說不切合實際,況且這種方法帶來的局限性也不支持這么做。有兩種方法可以初步建模近場光分布:使用光線數據組和一組完整的幾何模型...
全文請參閱LEDC 2010年2月刊電子雜志:《針對精確建模的LED特性》
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