LED光源高效出光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造

本項(xiàng)目對(duì)高效光學(xué)功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，制造及應(yīng)用展開(kāi)研究。提出了有限時(shí)域差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)和光線追跡(Ray Tracing, RT)協(xié)同算法，通過(guò)該算法對(duì)包含微觀和宏觀尺度的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)與優(yōu)化。利用坡印廷矢量作為橋梁參量，將FDTD的數(shù)據(jù)成功地導(dǎo)入RT方法，實(shí)現(xiàn)兩FDTD方法和RT方法的結(jié)合，研究分析了FDTD和RT協(xié)同算法中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過(guò)程中數(shù)據(jù)點(diǎn)丟失的原因，修正因數(shù)據(jù)丟失造成的轉(zhuǎn)化差異和失真，提出了矩陣坐標(biāo)與極坐標(biāo)能量分布的轉(zhuǎn)換方法，分析網(wǎng)格精度對(duì)于協(xié)同計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確程度的影響，在盡可能獲得高精度的計(jì)算結(jié)果的同時(shí)提高計(jì)算效率，確定協(xié)同算法的計(jì)算參數(shù)。在提升LED出光效率方面，利用精密磨切方法制備表面多尺度強(qiáng)化出光結(jié)構(gòu)，用于提升集成封裝LED器件的出光效率；在改善LED光色分布均勻性方面，利用自由填充法制備表面具有多尺度圖形化結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化散射薄膜，用于改善遠(yuǎn)程熒光粉光源的光色分布均勻性。 2100433B

以解決高效大功率LED模塊所涉及的表面功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)。針對(duì)高附加值LED照明市場(chǎng)增長(zhǎng)的實(shí)際需求以及制約大功率LED模塊應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，研究表面功能結(jié)構(gòu)在大功率LED模塊上的作用機(jī)理，重點(diǎn)研究高效出光表面功能結(jié)構(gòu)主動(dòng)設(shè)計(jì)及高效多尺度加工工藝，并建立數(shù)字化表征模型。深入研究大功率LED模塊的光表面功能結(jié)構(gòu)的耦合作用機(jī)理及結(jié)構(gòu)-功能-工藝映射規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)LED光源模塊光表面功能結(jié)構(gòu)的數(shù)字化主動(dòng)設(shè)計(jì)理論。結(jié)合光源模塊標(biāo)準(zhǔn)化、高品質(zhì)白光工藝、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型高效表面出光結(jié)構(gòu)的LED芯片、器件及系統(tǒng)化照明光源。并最終促進(jìn)整個(gè)LED產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1、LED點(diǎn)光源KTV內(nèi)景裝飾應(yīng)用：

2、LED點(diǎn)光源招牌應(yīng)用效果：

LED光源作為新一代光源，與白熾燈、高壓鈉燈等傳統(tǒng)熱輻射和氣體放電光源相比，有著很大的不同，當(dāng)前的LED光源在照明方面具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

(1)體積小

LED光源與傳統(tǒng)光源相比體積小、重量輕，可以制作成各種形狀的器件，便于各種燈具和設(shè)備的布置與設(shè)計(jì)，適應(yīng)性強(qiáng)，適用范圍廣。

(2)環(huán)保性能好

由于LED光源在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需添加金屬汞，因此LED廢棄后，不會(huì)造成汞污染，且其廢棄物幾乎可以全部回收利用，不僅節(jié)約了資源，還保護(hù)了環(huán)境。

(3)安全穩(wěn)定

LED光源使用低壓直流電就可以驅(qū)動(dòng)，一般供電電壓在6~24V之間，因此安全性能比較好，特別適用于公共場(chǎng)所。另外在外界環(huán)境較好的條件下，LED光源比傳統(tǒng)光源的光衰小、壽命長(zhǎng)，即使頻繁開(kāi)關(guān)，也不影響其使用壽命。

(4)抗震、抗沖擊性能好

LED光源的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，在結(jié)構(gòu)上沒(méi)有玻璃外殼，不需要像白熾燈或者熒光燈那樣在燈管內(nèi)抽成真空或沖入特定氣體。因此，LED光源的抗震、抗沖擊性能良好，給其生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用各環(huán)節(jié)帶來(lái)了便利。

(5)指向性強(qiáng)

與傳統(tǒng)光源相比，LED光源發(fā)出的光線是定向的，從LED發(fā)出的大部分光線能直接射向被照面，利用率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)光源。

(6)響應(yīng)時(shí)間快

白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED光源的響應(yīng)時(shí)間則為納秒級(jí)。因此，廣泛應(yīng)用于交通信號(hào)及汽車(chē)信號(hào)燈領(lǐng)域。

(7)發(fā)光效率較高

隨著LED照明技術(shù)的發(fā)展，LED光源的發(fā)光效率已經(jīng)由原來(lái)的不到10lm/W提高到100lm/W以上，且其發(fā)光效率仍有較大提高的潛力。

(8)光色豐富

LED光源通過(guò)改變電流、化學(xué)修飾、單色光混合等方法，可以實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光波段各種顏色的發(fā)光和變色，即使對(duì)于白光LED也可以制作成各種色溫的光源。因此，在室內(nèi)裝飾照明和景觀照明中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

(9)無(wú)閃爍、無(wú)紫外線

LED光源采用的是直流供電，發(fā)光穩(wěn)定不閃爍，且光譜主要集中在可見(jiàn)光區(qū)域，基本無(wú)紫外線或紅外線輻射的干擾，從而可以避免頻閃效應(yīng)帶來(lái)的不利影響，提高人眼舒適性。

(10)亮度可調(diào)性好

根據(jù)LED光源的發(fā)光原理，LED的發(fā)光亮度或輸出光通量基本隨電流正向變化。而其工作電流在額定范圍內(nèi)可大可小，具有良好的可調(diào)性，為L(zhǎng)ED光源實(shí)現(xiàn)按需照明、亮度無(wú)級(jí)控制奠定了基礎(chǔ)。

正是因?yàn)長(zhǎng)ED光源具有以上傳統(tǒng)光源無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，因此LED光源成為各國(guó)照明事業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)和方向。傳統(tǒng)光源。