照明用LED的Spice模型及参数提取方法研究

在我国已经有许多家企业正在进行照明用LED芯片的制备,但对于LED照明器件的建模工作还未真正开展,有碍于在电路设计的仿真工作以及进一步的推广应用。本文描述照明用LED的理论方程,经变化处理后发现可以通过迭代方法来对直流特性中的关键参数Is,n和Rs进行求解。通过使用半导体特性系统对某型0.5W LED进行直流参数测试,并利用上述方法进行了器件建模和aim spice软件仿真应用,结果正确。

PSPICE MODELLING OF LED

ＰＳＰＩＣＥＭＯＤＥＬＬＩＮＧＯＦＬＥＤＣｈｅｎＪｉａｎｐｉｎｇ（陈建平）（ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂ．ｏｎＬｏｃａｌＦｉｂｅｒ－ＯｐｔｉｃＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋｓａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙ...

LED正向电压建模及SPICE仿真实践

LED新品层出不穷,人们常用计算机仿真的办法来模拟LED及其系统的热特性、电特性、光特性,并且模拟它们之间的动态相互影响。最简单的仿真是用EXCEL得出能够拟合LED特性曲线的公式,用SPICE软件通过建模实现仿真。为仿真而进行的LED建模工作有多种,该正向电压建模的思路可以推广到其它的LED建模中去。由于任何SPICE用户都可以直接使用由SPICE子电路实现LED模型,而不必对电路模拟软件的源代码进行修改,因此该模型具有广泛的应用价值。

LED可见光通信的研究进展

LED以其节能、高效、耐用、绿色、环保等优点受到社会的高度重视,在显示屏、交通信号灯、液晶屏背光、温室补光和日常照明,乃至通信等诸多方面有广泛的应用。本文从LED的原理出发,阐述了白光LED的原理和材料器件进展。针对白光LED在可见光全双工通信中的应用,对LED的光学设计、驱动电路和信道建模进行了讨论,并引用实验进行了验证,最后对LED未来的发展进行了展望。

基于新型灰色模型预测中国LED照明市场规模

运用GM(1,1,N)模型对LED照明市场规模进行预测,结果显示,模型的平均预测误差为1.6246%,比GM(1,1)模型的4.5094%和DGM(1,1)模型的4.6742%分别减少63.9730%和65.2433%。模型2021年的预测误差仅为-0.42674%,比GM(1,1)模型的-5.27132%和DGM(1,1)模型的5.70338%分别减少91.9045%和92.5178%。运用GM(1,1,N)模型对2022—2024年LED照明市场规模进行预测,表明LED照明市场规模仍将保持较高的增长速度。

LED智能光源混光呈色模型构建方法研究

LED智能光源具有色光可调的特点,其内置微处理系统可以通过无线数据传输等技术调整发光方式,控制光色及发光强度,进而实现照明光源的动态调节,因此特别适合于博物馆展陈、家居照明等智能化照明设计环节。现阶段,鉴于LED光源智能混光技术尚未普及,目前绝大多数商用LED智能光源在混光控制方面仅局限于设备制造商所设定的几类固定模式,无法充分发挥智能LED光源色光可调的技术优势。针对此问题,提出了一种基于BP神经网络以及有效集算法的LED智能光源混光呈色模型构建方法,实现了LED智能光源控制信号与对应发光光谱辐亮度分布之间的双向高精度映射。研究中首先提出了一种基于BP神经网络的LED混光呈色预测方法,实现了由LED智能光源驱动控制值向光源实际发光光谱辐亮度分布的准确预测;在此基础上运用有效集算法实现了由光源实际发光光谱辐亮度分布向LED智能光源驱动控制值的反向高精度预测。实验结果显示,所提出的方法整体建模误差显著小于人眼视觉可分辨阈值(CIEUCS Duv值可低至0.002 7),达到了较为理想的建模效果。该方法的提出,将为当前LED智能光源制造以及现有商用LED智能光源的二次开发与优化提供有效的理论与方法支撑。

紧凑型LED配光设计中光源模型可靠性研究

针对现有LED光源建模适用条件及可靠性不确定性的问题,对紧凑型LED配光设计中光源建模可靠性进行了研究.通过优化设计具有不同透镜光源直径比模型的方法,对点光源、表面光源、ray文件光源三种建模方式在系统中的差异进行分析对比.整体设计以ray文件光源模型为基准,以常规紧凑型全反射式透镜为二次配光元件,对不同透镜光源直径比(光束角分别为±15°、±10°、±5°)的光学系统进行优化设计和分析计算.结果表明:在能量利用率误差为±2%的范围内,光束角为±15°,透镜光源直径比大于36∶2时,表面光源建模可代替ray文件光源建模;光束角±10°,透镜光源直径比为44∶2时,表面光源建模可代替ray光源建模;光束角为±5°,透镜光源直径比为82∶2时,表面光源建模可代替ray文件光源建模.但是在±2%误差范围内,点光源无论在何种透镜光源直径比,任何光束角下均不能代替ray文件光源.这一结果为紧凑型系统设计中光源模拟提供了依据,同时解决了采用ray文件光源建模进行辅助优化设计耗时较长的问题,为相关研究提供了参照依据.

照明用大功率LED射灯散热建模研究

散热问题是LED灯具成为新一代照明光源亟待解决的关键问题之一。提出一种LED灯具散热建模方法:选用LED射灯作为代表产品进行散热建模研究,采用三维造型软件建立LED灯具产品三维模型,然后导入有限元流体热分析软件(CFD)进行热仿真。研究散热仿真过程中的热阻设置、热量载荷计算和边界条件设定等关键问题,并求解LED射灯的工作温度分布情况;将仿真分析结果与实验室测试数据进行对比分析研究。研究结果表明,运用该方法可以对室内照明LED灯具进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对灯具开发设计具有重要参考价值。

LED照明工程远程监控系统设计

LED光源日益为人们所关注,各国都积极扶持并推进LED产业的发展。随着LED照明应用的推广,配套的运行监控及维护技术也应该相应发展起来,为LED工程的发展提供有力的支持。基于B/S模型设计的远程监控系统,针对LED照明工程地域分散的特点,将整个工程划分为不同的子区域,利用Internet将不同区域的照明线路数据连接起来,实现了照明工程的远程集中监控。同时,考虑到照明工程监控区域范围变化以及子区划分的变动,设计了可自由组合的结构,使得此系统不需经过大的改动就能灵活适应不同的情况。另外,通信系统的引入,给了管理员和远程用户一个及时沟通的平台。系统界面友善,运行稳定。

LED交通灯的光通信系统信道建模与分析

LED交通灯作为智能交通系统中的光通信媒介具有广泛的应用前景。只有对LED交通灯的通信传播信道特征有充分了解才能确保所设计的可见光通信系统具备令人满意的性能,而构建信道模型则是一种花费比较小且较为灵活的替代手段。采用微分元素表征方案构建直射链路和一次路面反射链路的信道模型,分析了典型天气条件、接收机位置、传输距离和不同路面反射对通信系统传输特性的影响。仿真结果表明:信道建模时应忽略沥青和积水路面漫反射对通信的影响,考虑冰和积雪路面漫反射对信号接收的影响;汽车距离光源表面越近,接收信号越强;同时验证了接收机安装在汽车顶部接收信号的效果最佳。

LED光照度叠加特性分析

计算LED光源对视场内的照射强度是设计均匀性光源的基础,也是视觉检测系统获得高质量图像的关键要素之一.本文以实验结果分析为依据,研究LED光的照度叠加特性.建立了单个LED光照模型,给出了单个LED照射条件下视场内任一点的照度计算方法;基于建立的单个LED光照模型,研究出两同色LED光的叠加特性,并给出了两同色LED光照射时视场内任一点的照度计算方法;为验证该方法的有效性,对3个LED光进行叠加实验,并在视场内任意选取20个点.实验结果显示:1根据本文所提方法求得的灰度值与真实值间的总体偏差为1.085,说明两者一致性良好;2 3个LED光照度叠加可看成其中两个LED组合成一个LED,再与另一个LED进行照度叠加;同理,n个LED光照度叠加可看作是由单个LED两两叠加后,再进行重复的叠加计算.

LED筒灯散热仿真及光源布局优化研究

为了更好地解决LED筒灯散热问题,利用CFD热仿真软件建立LED筒灯散热模型。考虑了的材料导热率设置、热阻计算、辐射率设定、热载荷形式等影响灯具散热因素,然后用数值分析模拟和实验室测试相结合的方法,综合分析灯具散热情况。在此基础上,着重研究LED颗数及LED间距对光源散热的影响,在仿真分析的基础上对现有LED筒灯光源布局进行优化。经过实验测量验证,光源布局优化后的LED工作温度更为理想,能有效提高LED灯具的寿命,对LED筒灯的开发设计具有重要的实践意义。

海洋平台LED照明灯具的应用

为优化平台照明系统设计,以某海洋平台LED照明灯具为例,建立2种照度计算模型,对比分析LED照明灯具和传统照明灯具的优缺点,并从技术、经济和安全性能等方面,详细论述了LED照明灯具在海洋平台应用上的优势,为未来海洋平台照明灯具的选用提供参考。

LED点阵显示屏的矩阵模型特性研究

LED点阵显示屏是利用发光二极管点阵模块和像素单元组成的平面式显示屏。以单片机为核心控制器、以基本单元模块8×8点阵为主要分析对象,阐述了LED显示屏点阵结构的矩阵分布特征、显示扫描时元素点取值的矩阵特性以及点阵大小不同的显示屏在扩展中呈现的矩阵规律性。结果表明:在显示控制技术和产品设计方面应以矩阵模型特性为主来有效控制电子领域广泛使用的LED点阵显示屏。

建筑结构课程中应用LED灯带制作简支梁配筋模型的实践

简支梁配筋模型制作以提高学生的计算能力、识图能力、构建制作安装能力为主要目的,分为外观设计、配筋设计、板材钢筋灯带下料计算、模型粘接绑扎4个步骤来完成。模型制作极大地调动了学生的动手能力,让理论知识更好地应用于实践,凸显了LED灯带的听觉感和视觉感,其生动的模型制作过程让学生学习建筑结构课程更具趣味性,从而达到课程教学目标的会计算、懂识图、能构建安装等要求。

LED照明企业商业模式创新路径研究

对商业模式的创新有助于我国LED照明企业把握新机遇,增强国际竞争力。对现有商业模式创新路径的研究进行梳理,针对我国LED照明企业目前存在的问题,以价值链和商业模式构成要素为切入点,从价值链、目标消费者需求、产品和服务、营销策略和战略方向五个方面提出了LED照明企业商业模式创新路径。LED照明企业可以根据自身情况,有选择、阶段性地建立起自己独特的商业模式,实现持续盈利。

应用电子技术专业(LED新型电光源)人才培养模式研究

随着战略性新兴产业——LED半导体照明产业的迅速发展,对高端技能型专门人才有迫切的需求。文章在对应用电子技术(LED新型电光源)专业进行人才需求分析的基础上,根据专业人才的培养目标,探索实施"校企集聚、三三工学结合"的人才培养模式。通过该人才培养模式的实施,取得了较好的培养效果。

LED光疗仪在皮肤中的穿透评估

基于LED光源的低强度光治疗(LLLT)是一项快速发展的非侵入式光治疗技术。相比于激光,LED光疗能轻易产生较大面积的治疗光斑,并且获得与激光几乎一致的治疗效果。在LED光疗仪设计及光疗方案制定时,考虑到边缘光线与皮肤间角度过大会影响光的穿透效果,因此需要一个皮肤模型分析大面积光斑时的光穿透情况。首先,本论文根据皮肤组织的光学特性建立了一个通用的皮肤模型样本。然后,利用蒙特卡洛模拟方法对LED光源发出的光进行追迹,并分析了不同波长、不同发散角的光,在该样本中的光分布和能量吸收情况。最后,根据人体肩部、前臂背侧、臀部三个部位皮肤的参数,与样本模型进行对照,验证模型的可靠性。模拟的最终结果给出了大尺寸LED光斑在皮肤中的传输情况,并且在不同部位皮肤的模拟实验中,均得到需要将光斑发散半角控制在30°以内的结论,为LED光治疗领域提供了重要参考。

车用LED灯线性叠加光学模型研究

针对大功率白光LED灯作为一种节能、环保的照明工具,在汽车内部和外部照明中应用前景广阔的情况,从单个LED的光学模型出发,建立了多个LED叠加后的光学模型,在此基础上,以多个LED叠加后光场分布的均匀性为依据,利用M atlab仿真工具计算出了LED之间的最佳安装角度为10°。

基于LED调光控制的驱动电路设计

LED光源是一种新型的绿色环保光源,具有高亮度、节能的优点。文章针对LED光源的特性及配光模型进行了分析研究,设计了一种基于LED光源配光调色的驱动电路。通过对驱动电路硬件、软件系统的综合验证,结果表明,该驱动电路稳定性和可靠性较好,能使LED光源的配光亮度达到高清晰的目的,同时符合道路照明的要求。