华中科技大学jesscadrake2018
姓名：张力
申请学位级别：硕士
专业：物理电子学
指导教师：杨振宇
2011-01-03
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘要
随着LED产业的迅速发展和LED技术的不断进步，LED取代传统光源走向照明领域的趋势越来越明显。 传统的LED灯具系统的光学设计，都是在LED产品做出来以后再去测量其光学性能，达不到要求的话就重新修改设计，费时费力。本论文利用光学模拟软件Tracepro建立了LED芯片的简化模型，利用该简化模型来指导LED灯具的设计工作，提高了光学设计的效率，节省了开发成本。
论文首先对市面上性价比较高的7家公司的LED芯片以及几款LED日光灯进行了可靠性测试，并对LED工作电流大小和寿命的关系进行了简要的分析。我们发现LED 的光通量衰减曲线基本满足关系式y=exp(-at)，式中y是相对光输出，a是衰减系数，t 为以小时为单位的点亮时间。在不超过LED芯片最大工作电流以及保证LED灯具照明效果的前提下，适当的增大LED的工作电流，用牺牲LED部分寿命的方式可以达到减少灯具中LED芯片数量，降低灯具成本的目的。 假如古代也有手机利用光学仿真软件Tracepro建立了LED芯片的简化模型，并拿该简化模型的模拟配光曲线和实际产品的光强分布曲线进行了对比，发现在可以允许的误差范围内，二者基本保持一致。也就是说该简化模型能够比较真实的反应出LED芯片的光强分布，对于我们简化LED灯具的设计过程提供了一种很好的解决办法。通过该简化模型，模拟设计出了几种可以替代传统照明灯具的LED产品。
关键词：LED照明光通量衰减光学模拟 Tracepro 简化模型
评师网
光强分布
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
With the fast development of LED industry and continuous advancement of LED technology, the trends that LED lighting will replace the traditional lighting sources are becoming more and more evident. The traditional optical design of LED lighting system is to measure the optical properties after the lamps are made out, if the product can’t meet the requirements, we must use a lot of time and effort to redesign. In this paper, we use the optical simulation software named Tracepro to build a simplified model of LED chips, and we use this model to guide the design of LED lamps, so that we can improve the efficiency and save the costs.中国在疫情防控国际合作上采取了哪些行动
Firstly we conducted the reliability test of some LED chips and LED fluorescent lamps from 7 LED companies, which have high performance price ratio, and we briefly analyze the relationship between the operating current and lifetime of LED. We found that the curves of luminous flux decay meet the formula y=exp (-at), in which y means the relative light output, a means the attenuation coefficient and t means the lighting hour. If we can make sure that the current not exceed the maximum operating current and ensure the lighting effects, we can increase the current of LED chips properly and sacrifice part of the lifetime of LED to achieve the purpose of reducing the number of LED chips in one lamp and the lighting costs.
We used Tracepro to build a simplified model of LED chips and compared the candela distribution curve of the model to the actual intensity distribution of the LED products, and we found that the two remained the same within the permissible error range. It is said that this model could reflect the true intensity distribution of LED chips, and it provides a good solution to help us simplify the design process of LED lamps. Through this model, we simulated and designed several LED lamps to replace the traditional lighting sources.
Key words：LED lighting Luminous flux decay Optical simulation
Tracepro Simplified model Intensity distribution
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1 绪论
1.1 选题背景
目前，国内一些城市的住宅用灯具、景观灯、聚光灯等已经开始使用新型LED节能灯具，但是在一般照明方面，由于LED单位lm的价格居高不下，导致LED在这方面的应用很少。在一般建筑物内，照明用电会占到全部用电的25 %，如果可以到新式节能光源，则在节能降耗方面可以发挥巨大的作用，LED就是其中的佼佼者。1993年日本的日亚化学公司首先把以氮化镓(GaN) 为衬底的蓝光LED芯片商品化，极大的推动了LED产业的发展；1996年由蓝光LED和黄YAG荧光粉组合而成的白光LED芯片也成功面世，LED向照明产业迈出了坚实的一步。总之，随着LED技术的不断发展和进步，LED的发光效率在逐步提高，LED单位lm的价格也在逐渐降低，LED用于照明的形势一片大好。
现在中国已经有多个城市及地区在大力发展LED道路照明工程与城市景观工程，希望通过节能降耗来面对日益严峻的全球能源紧缺形势。因此在全球范围的能源极度紧张，中央政府又大力提倡“节能减排”的宏观环境下，大力的推广LED照明必将带来巨大的社会和经济效益[1]。
1.2 国内外研究现状
“绿照明”是国际上对节约电能、保护环境的照明系统的形象性说法[2]。LED 光源作为“绿光源”，极大的推动了“绿照明”的进程。目前推广LED照明在全世界都如火如荼的进行着，其应用前景在全球都掀起了高潮，被业界寄予了厚望。1.2.1 国外研究现状
2001年7月美国能源部启动“下一代照明计划”[3]。从2006年开始，日本的传统白炽灯就已经开始大规模的被半导体灯所取代，欧盟的彩虹计划也已于2000年7月启动[4]。
为了抢占LED照明形成的巨大市场，通用电气、飞利浦、欧斯朗等世界三大照明
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