對應上述參數的LED光亮度分布模擬結果所示。中光亮度的單位為瓦/球面度,最終出射粒子數已進行歸一化,見右邊的柱狀顯示,由于結構內部多次反射消耗了部分內俘獲光子,最終出射的歸一化光子數小于1。
模擬結果來看,LED封裝后的發光亮度分布是較為合理的,中心最亮,四周最暗,同一緯度不同經度亮度分布較為均勻,與真實LED從沿-z方向觀察的結果一致,而且數值在合理的范圍。
但顯示z軸法向的方向光強并沒有達到最大,而是出現了暗斑,同時,光能在半球面上的分布范圍很大,非法向的能量損失較嚴重。這是有悖于此類炮彈型LED設計原則的,即盡量保證法向(z方向)光強的最大值,并盡量減少非法向方向的光能損耗。這也是此類LED的重要設計目標。
為了研究環氧封裝結構和反光碗形狀變化對出射光亮度空間分布的影響,令表1中的二次曲面常數c=-0.25,反光碗深度變為0.35mm,其他條件和參數不變,進行同樣的運算,得到的光亮度分布所示。所示的亮度分布明顯得到了改善,法向亮度的最大值較有了提高,非法向的光能分布范圍也有了明顯的減小。雖然法向的中心暗斑依然存在,但法向附近的光能更加集中。這說明為了達到良好的出射效果,LED封裝的光學系統設計與優化及其重要。
為了研究反光碗與發光芯片在環氧封裝結構中位置的變化對出射光強分布的影響,我們在的基礎上對芯片深度進行了調整。固定其他參數,得到優化的深度值在5mm左右,此時的亮度分布模擬結果如所示。優化反光碗與發光芯片位置后的LED亮度分布較有了較明顯的改善,其法向最大亮度有了提高,中心暗斑已經不明顯,出射光的主要能量。