光学与散热模拟在LED产品中的设计方案

光学与散热模拟在LED产品中的设计方案

　　为插旗节能型LED照明市场，德州仪器已推出TPS92070/LM3448可调光系列方案，其高电流精准度的特性可为客户准确定义电流的上下限，省去客户不停校正的时间成本，且因其高性能的结构，能减少支援该驱动IC的周围零件，进一步降低客户的成本。

　　萧益州进一步指出，目前德州仪器一系列可调光驱动IC主要销往日本、欧洲及美国等地，而各国又因安规标准不同，所需的驱动IC规格也不尽相同。例如TPS92070因为其结构设计为隔离式，安全性较高，可符合美国的安规要求;日本主要出货则为无隔离设计的LM3448，而有无隔离的设计，对LED灯具整体成本的影响约为2%，一切端看客户需求而定。

　　萧益州表示，在相关节能法规的要求下，目前日本、欧美等已开发国家皆已大量采用有导入可调光驱动IC的LED灯具，而开发中的国家如中国大陆，因尚无相关法规要求，所使用的则为成本较低的无调光功能LED灯具。

　　至于台湾方面，虽也无相关法规要求，但已有灯具厂商导入调光驱动IC，其应用的市场大多仍为娱乐型照明市场为主，一般室内照明、户外照明与应急照明皆未开始普及，未来若节能法规有更进一步的制定，相信节能型LED照明将更为盛行。

　　除了调光器架构的选择各有优缺点(表1)外，为加速LED产品上市时程与降低整体开发成本，在产品正式开模生产前，利用光学模拟与散热模拟来验证产品可行性，已成为相关业者克敌制胜的重要利器。

　　加速LED开发有撇步　光学/散热模拟不可少

　　绿明科技总经理庄世任表示，透过光学与散热模拟，可让LED产品尽早推向市场，并确保品质与可靠性。

　　由于LED的产品设计要经过许多测试验证，若未做好光学模拟与散热模拟，将导致产品量产后出现品质瑕疵。为解决此一问题，使用专用模拟软体搭配三维(3D)模型为LED进行准确的模拟分析与验证，已成为LED灯具开发不或缺的重要环节，以确保未来LED产品的品质与 可靠度。

　　庄世任进一步指出，进行光学与散热的模拟，最大的目的除了加速产品上市时程外，还可避免因错误的模拟结果，而衍生重复制作大量模型机所造成的成本负担。而模拟的流程与成效将会影响产品能否在最短时间内得到可行性的确认，进而影响到上市时程，因此，有效率的进行产品光学模拟与散热模拟举足轻重。

　　正确的光学模拟流程应先建立3D模型后，再建立光源，紧接着建立一个观察面，再透过如Trace Pro、Light Tool等主要模拟软体进行分析，若遇到较复杂的光学结构，则可能须要使用如ZEMAX、Code V等辅助软体来观察结果，若测试结果可行，则输出结果;若测试结果无法得到最佳化，则退回上一步流程，重新校正与模拟分析。

　　待光学模拟最佳化的结果输出后，便可开始进行散热模拟。庄世任强调，进行散热模拟可减少打样时不必要的浪费，且经由分析软体所得的数据与实际的温测误差能在5℃之内，让研发人员可先行掌握产品的参数。经由上述模拟的步骤后，可更加确保产品可靠度。

　　进行有效率的光学模拟与散热模拟，除要相当熟悉模拟软体外，研发人员更须具备丰富经验，才能快速查验出是哪个环节出差错。然而，并非每家厂商都能找到优秀的模拟验证人才，也因此，现今有些LED厂商为了抄捷径、省人事与时间成本，直接抄袭国际大厂外型设计，忽略光学与散热模拟的重要性，直到产品量产后，才发现与大厂品质相差甚远，导致商誉受损。