一种实现LED均匀圆斑照明透镜的自由曲面设计

由于大多数LED的发光特性表现为朗伯光源,文中提出一种实现LED均匀照明的透镜设计方法。建立了能产生均匀光斑的自由曲面透镜方程,通过Matlab编程得到数值解,并通过建模软件Pro/E建立了透镜模型,最终采用Tracepro进行模拟验证。实验结果表明,利用此方法给LED进行配光,可使照明目标面获得均匀的照度。     

一种实现均匀照明的LED平凸透镜设计

为实现均匀圆形光斑的照明,提出了一种自由曲面平凸透镜的算法。依据非成像光学核心理论:光学扩展量守恒和能量守恒,根据Snell定律,建立透镜轮廓曲线所满足的常微分方程,采用Matlab中的DDE(动态传输)技术与Tracepro中的Scheme语言完成动态数据的链接,从而完成透镜的3D建模,省去了导入3D软件拟合曲线所带来的误差,让建模变得更加精确。结果表明,该种算法可在特定区域实现均匀照明,透镜直径23 mm,材质为光学级PC,且在透镜距离光源10 mm时光学效率可达51.99%     

实现LED均匀照明的透镜设计

根据LED光源的特点,定义朗伯光源和近朗伯光源的函数,提出一种LED均匀照明的透镜设计方法。推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,采用MATLAB求解该方程的数值解,可实现在目标区域内的均匀照明。     

Silicon Lens Optimization to Create Diffuse,Uniform Illumination from Incoherent THz Source Arrays

Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves - Arrays of terahertz (THz) sources provide a pathway to overcoming the radiation power limitations of single sources. Several independent...     

用于室内照明的自由曲面均匀配光透镜设计

以非成像光学为基础,设计了一种在大发散角范围内均匀配光的大功率LED室内照明二次配光透镜方案。采用划分网格法建立光源LED和接收面的映射关系,推导透镜自由曲面面形的一般方程,采用差分法求解透镜面形方程获得面形轮廓数据,再用三维软件建立透镜模型,通过光学仿真软件对所建模型进行光线追迹。结果表明:此方案适用于40°～140°配光角度要求的均匀配光;仿真配光角度120°的照明系统,当透镜的口径与LED发光面直径之比大于等于10时,照明系统的均匀性优于0.9,能量利用率大于92%,且照明效果不受接收面高度的影响。该设计方法为实现大功率LED室内均匀照明系统的小型化和简单化提供了一种有效的途径。     

LED自由曲面准直透镜的优化设计方法

提出了一种自由曲面准直透镜的优化设计方法。通过对二次B样条理论、Scheme语言和优化引擎的结合使用,实现了准直透镜的优化设计。采用1 mm×1 mm朗伯体发光的LED作为光源,透镜材料为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),通过对两款不同结构准直透镜的优化设计,可以实现发散角为±5°的准直照明,能量利用率均可达90%以上。与现有的优化方法相比较,此方法具有对初始模型依赖较低、设计方法简单和普适性高等特点。     

焦斑可调的透镜阵列均匀辐照光学系统

提出用两组透镜阵列与非球面透镜组成焦斑可调的均匀辐照光学系统,可实现靶面光斑尺寸在几微米到几毫米的范围内连续可调,并且能将圆形入射激光束变换为方形均匀焦斑,同时满足二维激光光束形状的改变和强度空间分布均匀化的要求。应用矩阵光学、衍射积分理论,详细分析了它的工作原理,给出了系统优化设计参数和详细的数值计算结果。模拟计算结果表明,当靶面离焦量为Δz=2 mm时,x,y方向平顶区的不均匀度分别为η_x =4．6％,η_y=5．3％,能量利用率达到95．3％,基本上达到了设计要求。Zemax光学设计软件的仿真实验测试结果与理论分析结果吻合得很好。     

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法具有结构简单、节能、环保等优势。     

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。     

Illumination Sensing in LED Lighting Systems Based on Frequency-Division Multiplexing

Recently, light emitting diode (LED) based illumination systems have attracted considerable research interest. Such systems normally consist of a large number of LEDs. In order to facilitate the control of such high-complexity system, a novel signal processing application, namely illumination sensing, is thus studied. In this paper, the system concept and research challenges of illumination sensing are presented. Thereafter, we investigate a frequency-division multiplexing (FDM) scheme to distinguish the signals from different LEDs, such that we are able to estimate the illuminances of all the LEDs simultaneously. Moreover, a filter bank sensor structure is proposed to study the key properties of the FDM scheme. Conditions on the design of the filter response are imposed for the ideal case without the existence of any frequency inaccuracy, as well as for the case with frequency inaccuracies. The maximum number of LEDs that can be supported for each case is also derived. In particular, it is shown that, among all the other considered functions, the use of the triangular function is able to give a better tradeoff between the number of LEDs that can be supported and the allowable clock inaccuracies within a practical range. Moreover, through numerical investigations, we show that many tens of LEDs can be supported for the considered system parameters. Remark on the low-cost implementations of the proposed sensor structure is also provided.     

基于MATLAB的LED阵列仿真

研究了应用于照明光源的LED 阵列分布方式并基于MATLAB软件进行了仿真.首先对2种LED阵列的照度叠加进行了计算,根据叠加公式对阵列分布进行了仿真.通过对2种LED阵列仿真结果的分析,得出了不同阵列的分布特点并对其进行了比较,最后分析了2种不同阵列分布的产品适用性,为LED灯具设计提供了可靠依据.     

Configurations Optimizing the Directivity of Planar Arrays

The role of the geometrical configuration of isotropic elements in a planar array is investigated with a view to achieve maximum directivity. Distinctions are made between normal and superdirective regions. It is further shown that the configurations leading to optimum directivities may depend on aperture diameter in a manner somewhat analogous to phase transitions in solid state physics. The effect of losses is estimated and it is shown that, particularly for superconductive materials, they do not affect much the achievable gain.     

照明用LED技术的演进与发展

LED发光效率高、使用寿命长、不易破损、耗电量少甚至与传统灯具相比更适合用于低温环境。鉴于这么多的优点,LED用于下一代照明灯具的呼声最高。但是世界上的物品很少有所谓的绝对完美,LED初期成本较高,没有妥善处理散热问题而容易减短使用寿命,光源属于方向性,灯具设计需要考量光学特性。直到现今,国际上仍未有通用规范与标准。     

照明用大功率LED散热研究

大功率LED体积小、工作电流大,输入功率中大部分转化为热能,散热是需要解决的关键技术.文章介绍了大功率LED热设计的方法,针对大功率LED的封装结构,建立了热传导模型;对某照明用大功率LED阵列进行了散热设计,通过仿真分析和热评估试验验证了所采用的散热方法和设计的散热器满足LED阵列的散热要求.     

LED方形阵列的照度特性研究

利用单个LED芯片的照度公式推导出LED方形阵列的照度公式和光斑的散射角公式,利用推导出的公式研究了LED方形阵列的照度峰值和光斑散射角随芯片数、方形阵列的结构参数以及目标距离的变化关系.得出了这三种情况下照度峰值和光斑散射角的变化规律.这些规律为利用LED方形阵列来实现照明设计提供了定量的理论依据.     

圆形LED阵列的照度特性及其应用

利用单个LED芯片的照度公式推导出圆形LED阵列的照度公式和光斑的发散角公式,利用圆形LED阵列的照度公式和光斑的发散角公式研究了圆形LED阵列的照度峰值和光斑发散角随目标距离、结构参数以及芯片数的变化关系。得出了这三种情况下照度峰值和光斑发散角的变化规律。这些规律为利用圆形LED阵列来实现照明设计提供了定量的理论±据。     

Fabrication and Demonstration of Electrowetting Liquid Lens Arrays

Reported is the fabrication and demonstration of an array of >12 000 switchable liquid microlenses, each ~300 mum in diameter and switchable through plano-concave to plano-convex. Electrowetting is used to modulate the contact angle of an aqueous/oil liquid system over a range of 100deg, resulting in a switchable dioptric range of -360 m^-1 to 230 m^-1. Compared to previous reports of single 2-6 mm electrowetting lenses, the fabrication process reported herein reduces the individual lenslet size by ~10times. To dose liquids into large arrays of these small liquid lenslets, a scalable self-assembled dosing process was developed. The completed liquid lens array has a fill factor of 50% which can be extended to >80%.     

用消衍射方法改善透镜列阵的辐照均匀性

用消衍射方法能改善列阵透镜的照明均匀性。本文详细研究了振幅型边缘软化，位相型边缘软化和硬边波纹光阑等技术在高功率激光靶面均匀照明技术中的应用。     

发光二极管(LED)在照明市场中的光明前景制约LED在普通照明领域被接受的几个因素

尽管发光二极管将逐渐地成为明天的普通照明光源,但仍存在一些制约其被市场接受的因素.可以预见,被市场接受的速度是多方面的,主要原因是LED并非是能一对一地去替换常用的光源.这是因为人们不仅要求LED应成为具有高发光效率和使用寿命长的光源,而且还应该具有宽范围的真实颜色复现功能和合适的色温.     

智能LED节能照明系统的设计

介绍了一种新型智能LED节能照明控制系统,给出了系统的硬件设计和软件流程.给出了被动式热释电红外探测器和可见光探测器探测的数据,并通过单片机处理后与国家标准设定的数值进行了对比.简述了输出调节信号、控制LED驱动电路和照明系统对室内亮度进行调节的过程.通过理论分析,提出了合理的稳压电源、连接方式、灯体结构的设计方法,解决LED的驱动电源、连接方式和散热三个问题.试安装一年结果表明,照明效果稳定,节能超过50%,效果明显.