首页 > 解决方案 > LED通用照明 > LightTools LightTools_LED封装应用—荧光粉优化案例

1)案例背景
现如今, LED照明系统设计日益成熟,一颗高品质的LED光源对整个照明系统来说有着不言而喻的重要作用。既然涉及到LED构成,就需要对其荧光粉进行评估,并且通过改进成分使其满足设计需要。本应用案例演示了在LightTools中,如何利用优化来自动调整荧光粉粒子的混合比,最终实现预定的光谱分布。

2)问题概述
案例模型中将单颗蓝光LED芯片浸没在充满荧光粉层的反光碗中。利用远场接收器的颜色分析功能,获取出射光的色坐标。

 

 



材料层中包含了两种不同的荧光粉例粒子
--黄色的YAG荧光粒子
--绿色荧光粒子

其中YAG粒子主要用作色温调节,而绿色粒子则是将目标颜色匹配至黑体辐射曲线。

3)实施步骤
为得到精确仿真结果,在软件中着重设置下面几个材料参数
--基材和荧光粉的物质密度
--粒子的平均自由程,通常用MIE理论来定义——粒径分布和粒子光学折射率


荧光粉粒子密度可以通过体积比和重量比来给出

设置完基材的属性后,在MIE散射模型下可以选取体积比或重量比,之后输入粒子密度

优化荧光粉粒子的混合比

输入的荧光粉粒子密度可设为变量
--首先将两种粒子的体积百分比初值设定为1%
--设定色坐标和相对色温评价函数
-CIE X=0.33295
-CIE Y=0.34132
--远场接收器的参考色温设为5500K


初始结果

运行仿真(追迹50万条光线),并查看分析>光强分布>颜色分析图表
--颜色为较明显的蓝色
将追迹光线数改为5000条后优化
优化前的色坐标
CIE X: 0.2464 (目标值 0.33295)
CIE Y: 0.2071 (目标值 0.34132)

 

优化后结果分析

优化后,颜色与目标值相近
再次追迹50万条光线获取更精确的仿真结果(优化中使用5000条光线是为了减少优化时间)

 

优化后的色坐标

CIE X: 0.3342 (目标值 0.33295)
CIE Y: 0.3429 (目标值 0.34132)

 

最终混合比

两种荧光粉粒子的混合比如下所示
--在材料库中可以查看混合物的粒子配比

4)结论
LightTools通过其内置的高级物理模块,可以利用光线追迹精确模拟出LED的色温以及光色空间分布。根据使用者的需求,自动优化功能简化了反复调整粒子配比的工作,较大程度上减少了实验和计算所用的时间和精力。