摘要：总结用

CAD 软件对 LED 封装结构进行模拟的一般步骤，建立实际 LED 封装产品的

模型并模拟其光学特性，通过实例提供了一些设计经验。

 

　　关键词：

LED 封装结构；光学模拟 

　　

 

　　

1 介绍 

　　

 

　　计算机辅助设计

(CAD)正大量地渗入到工程和产品设计中，为降低成本、提高效率发挥

着重要的作用。新兴的半导体照明产业，亦应分享科技进步带来的实惠。传统的光学设计方
法中，繁杂的计算及精密的实验、调试使做出理想的产品变得相当困难；陆续涌现的光学设
计辅助软件，为工程设计人员减轻劳动、缩短设计周期和提高设计质量提供了有效的支持。

 

　　可做光学设计的

CAD 软件有诸如 CODE V、OSLO、ZEMAX、TRACEPRO 及 ASAP 等，

本文就

LED 封装中的光学设计，采用 TRACEPRO 作为辅助设计软件，对现有产品进行光

学模拟，并用于新产品的光学设计。

 

　　

 

　　

2 模拟步骤 

　　

 

　　

2.1 绘制 3D 结构图 

　　使用

Solidworks、Pro/E 等软件，根据被模拟 LED 封装产品的结构尺寸，精确画好并导

入

TRACEPRO 中。或使用软件自带的绘图功能，绘制结构简单的图形。一般而言，支架、晶

片、透镜分开成单体以便于设置属性及调整相对位置。晶片可以是简化的模型，可用一个长
方体替代。需要注意的是，各个单体间的相对位置比较重要，应尽量与实际的一致。

 

　　

 

　　

2.2 设置属性 

　　需要设置属性的有：碗杯（如果是平台也需设置）的表面属性，通常表面设置为
mirror 或根据实际自行定义；晶片的发光属性，包括 Flux、光线追迹数量和发光的角度分布
等；透镜（或填充胶）的材料属性，主要是折射率和透光率。若这些属性能够贴近现实中物
料的属性，则对一般的

LED 封装设计而言，这些属性已经能够模拟得比较准确了。 

　　

 

　　

2.3 光线追迹及结果分析 

　　在远场处设置、选择一平面去观察光学模型的

Far field pattern，包括发光强度分布

（

Candela 图）及出光效率等数值。 

　　

 

　　３

LED 封装产品的光学模拟实例 

　　

 

　　在

LED 封装产品的光学模拟中，绘制精密尺寸的 3D 图、获取并设定准确的属性是取得

良好模拟效果的保证。

 

　　

 

　　

3.1 雷曼某大功率 LED 的模拟 

　　雷曼某款大功率

LED 结构如图 1 所示，其蓝光灯仔的发光角度为 120°。 

　　

(1)根据其尺寸、结构，分别绘制晶片、支架碗杯、胶体（填充碗杯，一般情况下为平

杯），并设定了

0.02mm 的底胶高度（即长方体底面与支架碗杯底的距离），见图 2。 

　　

 

　　

(2)设定属性：碗杯表面均设定为 70％吸收的 Table 类型表面属性，胶体部分折射率

1.54、透光率 95％，晶片发光表面为 Flux（Absorptance）及 140°的发光角度。