半导体照明中的非成像光学及其应用

以GaN基功率型发光二极管(LED)为代表的半导体照明光源,具有其他传统光源无法比拟的诸多优点,被公认为21世纪最有价值的新型光源。充分发挥功率型LED的优势,利用非成像光学进行面向实际应用的功率型LED封装光学系统设计,以高端半导体照明光源的制造为突破点,带动整个半导体照明产业的快速进步,已成为半导体照明技术发展的战略选择。回顾了非成像光学的历史、研究进展以及在半导体照明中的应用,并通过设计实例,介绍了面向功率型LED光线耦合、二维给定光分布以及三维给定光分布问题的非成像光学系统设计原理与解决方案。     

视标投影仪照明系统研究

传统的照明系统应用于视标投影仪,具有光源温度高、功率大、投影亮度低、光线不均匀等缺点,针对这些缺点,根据几何光学成像原理,通过几种不同照明方案的比较和分析,设计了一种新型的照明系统,并使用高亮度LED发光模组作为系统的光源,这种照明系统发热量小、功耗低、照度高,光线均匀.     

基于LED大功率扩展光源的二次光学设计

在目前的低碳环境下,LED照明光源逐步替代传统光源,但是由于其本身结构和自身特点,要进行高效的光能利用与照明,必须进行适当的光学设计以便改善光能分布。笔者首先阐述了LED的光学特性及二次光学设计,其次对LED大功率扩展光源的二次光学设计进行了深入探讨。     

基才LED大功率扩展光源的二次光学设计

在目前的低碳环境下，LED照明光源逐步替代传统光源，但是由于其本身结构和自身特点，要进行高效的光能利用与照明，必须进行适当的光学设计以便改善光能分布。笔者首先阐述了LED的光学特性及二次光学设计，其次对LED大功率扩展光源的二次光学设计进行了深入探讨。     

近似矩形照度分布的新型LED

以清华大学电子工程系集成光电子学国家重点实验室罗毅教授课题组为主研发的新型功率型LED城市照明光源突破了严重的技术瓶颈,使得LED路灯的实际照度分布近似为矩形,并且照度分布很均匀,并比目前道路使用的高压钠灯综合节能60％以上。     

基于功率型LED封装技术的探讨

LED作为第四代光源——固态冷光源,因具有结构紧凑、重量轻、体积小、响应速度快以及发光高等优点而现已被广泛应用于照明领域,LED已成为该产业未来发展的重要趋势之一。因此,对功率型LED封装技术的探讨有着重要的意义。本文先具体对功率型LED芯片结构及其封装工艺进行分析,然后再对功率型LED封装的关键技术进行具体阐述,以此来为业内人士提供相关的参考。     

功率型LED热阻测量的新方法

LED照明成为21世纪最引人注目的新技术领域之一，而功率型LED优异的散热特性和光学特性更能适应普通照明领域的需要。提出了一种电学法测量功率LED热阻的新方法，根据LED正向电压随温度变化的原理，利用电流表、电压表等常用工具，测量了TO封装功率型LED器件的热阻，对功率型LED的器件设计和应用提供有力支持。     

LED路灯的光学系统研究与设计

随着大功率LED光源和照明技术的发展,LED已经广泛的应用于照明领域,这也给灯具的配光设计带来了新的挑战.本文从LED光源应用于道路照明的实际要求出发,对LED路灯的光学系统和灯具的配光要求进行了研究,设计出了一种混合型反射罩光学结构,同时调整每列光源的偏转角度,并通过光学仿真软件进行了仿真,从而达到路灯照叫所要求的均匀矩形配光.     

LED照明的光学器件设计与仿真

大功率LED集成光源在实际照明工程应用很多,但是集成光源的照明效果不是很理想。为了解决大功率LED集成光源难以直接应用于照明的问题,根据非成像光学理论,设定合适的初始参数,利用能量守恒建立LED光源与目标照明面之间的映射,设计了筒灯反射器和透镜。并用Tracepro软件对这两类光学器件进行模拟仿真,均得到了良好的均匀圆形照明光斑。仿真结果表明,设计出的反射器和透镜,随着发光光源面积增大,照度均匀性都降低,当光源尺寸均设置为1 mm1 mm时,照明面上照度均匀性都达到95%以上,当光源尺寸增大10 mm10 mm时,照明面的照度均匀性下降到85%,符合对均匀性很高的室内照明设计标准。     

面向大功率LED集成光源的反射器设计方法

分析了传统光学设计方法中将LED光源近似为理想点光源的设计方法的局限性,基于非成像光学中的边缘光线理论,提出了一种面向大功率LED集成光源的均匀照明反射器的光学设计方法,在集成光源与接收面上点的照度之间建立了一种能量对应关系,得到了可以在照明面上实现均匀照度分布的反射器光学模型,最后运用光学仿真软件进行了仿真,并与点光...     

大功率白光LED路灯照明系统模拟设计

以大功率白光发光二极管(LED)为光源,利用光学软件Trace Pro模拟设计出满足特定功率和照度要求的路灯照明系统,并通过实验验证其可行性.该模拟系统对实际开发具有指导意义.     

单粒LED照明光源的光照效果模拟及优化

随着大功率LED的诞生和发展,用单粒LED作为照明光源已经能够满足很多场合的照明要求。本文结合工作台照明用灯的实际使用条件和单粒LED的发光特性,利用ZEMAX光学设计软件对欧司朗公司的一款照明型LED的发光特性和光照效果进行模拟,并在此基础上进行了简单的反射罩设计,对光照效果尤其是照明区域的中心亮度实现了优化。     

多反光杯LED封装技术的应用研究

为满足LED光源在照明领域的需求,LED封装技术需要解决光源稳定性和出光效率两大问题。在分析传统LED封装技术的基础上,提出一种新型的封装方式——多反光杯LED封装,即在传统LED基板上设计并制作多个光学反光杯,并将LED芯片封装在这些反光杯中。研究发现采用该封装方式,不仅使得光源具有良好的稳定性,而且可以保持较高的出光效率。该封装方式具有设计灵活以及使用方便的特点。     

LED面光源均匀化方法

文章通过半导体发光二极管（Light—emittingdiode,LED）的配光曲线,构建单颗LED的理论模型,设计可实现均匀照度的LED排列方式。基于几何光学和辐射照度理论,对满足均匀照明的LED阵列进行分析,推导光源照射到观测屏上的总辐射照度的表达式,使用光学模拟软件建立LED阵列的模型,利用软件进行光线追迹。通过仿真结果分析LED之间排列间距,光源到接收面间距离等因素对于照明均匀性的影响。     

单模组LED光源的一体式汽车前照灯设计

随着LED光源技术及应用的发展,其在汽车照明市场中所占的份额也逐年增大。目前,市场上大多采用多个模组LED光源及其分别的结构设计汽车近光灯和远光灯,再由这些汽车LED近光灯和远光灯组合成不同车型的汽车LED前照灯,这种方法设计的汽车前照灯体积大、功耗大、成本高、适用车型少。提出了一种以单模组LED光源的一体式汽车前照灯系统的光学设计方法,使用一个LED光源模组和一组反射器的组合来满足远光和近光的照明的要求,仅仅通过光阑板的切换来达到近光和远光照明的目的,重点通过光学仿真软件模拟仿真的方式,通过对比研究不同光学结构设计方式来确定最后的设计方案。最终给出了一个效率较高、体积较小、应用范围广泛、照明效果好、适用于多种车型的一体式汽车前照灯的设计方法。     

功率型LED封装关键技术与展望

二十一世纪,功率型LED作为一种高效节能环保的绿色固体光源将迅速发展并得到更广泛的应用。本文介绍了LED封装结构及封装过程中散热、荧光粉涂覆、光学设计和倒装芯片封装工艺等关键技术,并对功率型LED封装技术的发展进行了展望。     

一种基于LED扩展光源的均匀照明设计新方法

为满足LED均匀照明要求,提出了一种实现面光源下自动优化的设计方法。根据点光源近似理论建立可实现均匀照明的反射器初始结构,用COB(Chips on board)型LED面型光源替代点光源,基于TracePro中Scheme语言编写了自定义均匀照明优化函数,实现了目标面上均匀照明的自动优化设计。模拟结果表明:在光源为直径20mm的朗伯体发光LED时,能够在300 mm处实现均匀照明,照明均匀度(平均照度与最大照度的比值)达到85%以上,光学效率在96%以上。本设计方法简单易用,具有广泛的应用价值。     

LED照明2016年后才会进入市场成熟期

LED照明产品市场受限于灯具无法通用、球泡灯亮度不足、LED光形有别于传统照明产品,以及LED照明产品单价过高等问题,导致2011年前全球整体产值成长缓慢,仅约87亿美元。拓璞产业研究所研究员陈可桦预估,2011年全球LED大厂开始积极研发新型光源灯具,并努力建立新型光源标准,2012年全球LED照明产值可望成长至110亿美元,2015年增加至192亿美元,4年中年复合成长率近20％。     

基于LED冷光源的智能路灯控制系统设计

LED冷光源作为一种节能、环保的新型绿色光源,是未来城市道路照明的发展方向。设计一种基于LED冷光源道路照明的智能路灯控制系统,不仅可以实现路灯的智能化设计,而且更可以提高能源的利用率。     

基于MAX16832C驱动器的大功率LED电源

大功率LED是一种新型的半导体光源,具有效率高、寿命长、环保等优点。基于MAX16832C芯片设计了一款高精度LED恒流源驱动电路。MAX16832C是降压型恒流高亮度LED驱动器,为汽车内部或外部照明、建筑和环境照明、LED灯及其他LED照明应用提供极具成效的解决方案。本设计以CREE公司的Q4型大功率白光LED为负载,供电电源为输出电压为24 V的太阳能光伏电池。测试结果表明该电路满足大功率白光LED照明的电压电流工作要求。