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随着发光二极管(LED)发光强度和发光效率的提高,发光二极管(LED)应用领域逐渐扩展到照明和显示等应用领域。发光二极管(LED)具有突出的光电特性,其将成为未来绿色全固体节能照明和显示的主体。LED巨大的市场前景使得各个国家和地区争相投资LED照明和显示等相关领域的研究,这也将推动相关的光电子、材料、能源、半导体芯片制作以及封装行业等进一步的发展。本文依据LED的发光原理和发光特性,针对当前户外显示屏用支架式LED存在热冲击破坏及插装垂直度等可靠性问题和发光角度和显色一致性等光色问题,提出一款新型椭圆型LED封装结构的设计方案。首先运用Pro/E软件建立椭圆管LED光学结构模型,然后运用TracePro光学仿真软件进行仿真分析,详细研究了封装的各个参数对LED的发光效率的影响,选取合适的设计结构,结合几何光学分析方法设计出适合户外显示屏用的新型LED封装光学结构,最后制作样品和显示模块并进行显色性能的测试分析,将仿真结果与试验结果进行对比分析。论文主要从以下方面进行了较详细的研究:(1)分析和论述了LED的发光特性、光色度学理论、光学理论、显示屏理论等基础理论,为新型椭圆管LED结构的设计奠定了理论基础;(2)针对当前户外显示屏用LED结构存在的问题,提出了一款新型椭圆管LED的结构设计和光学仿真方法,阐述了结构设计思路和特点,并拟定设计参数采用二分法选取的方式;(3)探讨了LED光学设计软件和计算机辅助设计的步骤,重点研究了新型结构单芯片结构和多芯片结构的光学仿真,选取出合理的优化参数,制作样品,并进行测试分析;(4)依据户外LED显示屏的基础理论,运用样品器件制作显示屏模块,进行显色特性测试分析,进一步验证了该新型结构在显色方面具有优越性。通过该新型椭圆管LED结构的设计,有效解决了当前户外显示屏用器件存在的可靠性问题,提高了产品的发光效率和显色特性,增加了制作显示屏时的贴装效率,具有巨大的现实意义和良好的经济效益。