基于微型投影仪的5G+XR

目前5G+XR已经形成生态式应用,但在便携式终端方面,主要集中于头显、眼镜等可穿戴设备方面,较少涉及微型投影仪,本文给出在微型投影仪上通过TOF、UWB等技术实现交互模式友好的5G+XR的技术方案,该方案极大增强用户在多设备内容源交互、裸眼3D、云XR、全息视频会议等方面的体验,具有广泛的应用场景.     

面向投影仪的LED阵列单位Etendue光通量的研究

基于各种结构LED芯片的出光特性,计算了得到的芯片及集成阵列实际的光学扩展量(Etendue),以此分析了面向投影仪光源的LED集成阵列在不同芯片间距和芯片厚度条件下的单位光学扩展量的光通量.结果表明,在面向LED投影仪的多芯片集成阵列光源中,使用剥离衬底的垂直结构芯片容易获得更高的单位Etendue光通量,从而有利于提高投影仪亮度.同时,对一种表面球形凹坑周期性微结构的倒装垂直结构LED芯片的集成阵列单位Etendue光通量进行了分析.在无封装的情况下,该结构芯片集成阵列的单位Etendue光通量较普通蓝宝石正装芯片和SiC倒装芯片的集成阵列分别高出164%和150%.     

基于5630 TOP LED亚毫米级阵列式微型透镜的光学仿真

使用新型透镜提高LED取光效率是LED封装的研究热点之一。以亚毫米级阵列式微型透镜封装5630TOP LED为研究对象,利用光学仿真软件TracePro,考察了不同尺寸的阵列式圆锥透镜、半椭球透镜和半圆球透镜对LED取光效率的影响。仿真实验结果表明在优化条件下,5630TOP LED的取光效率可提高10.7%,光分布均匀。该仿真结果对下一步亚毫米级阵列式透镜的设计与制造有实际指导意义。     

微透镜阵列提高LED多芯片封装取光效率的仿真

提出在LED多芯片平面封装表面添加微透镜阵列,以提高取光效率。仿真分析了微透镜阵列的半径、间距和排列方式等对取光效率的影响。分析结果表明,通过在封装平面添加微透镜阵列,可以极大地提高取光效率,微透镜的填充因子是影响取光效率大小的关键因素,填充因子越大,则其取光效率越高;微透镜的排列方式对出射光强的分布也会产生影响。     

基于LED光源的新型准直透镜的设计

利用复合抛物面与自由曲面相结合的方法,设计出一款体积小、能效高的LED光源准直配光透镜。将LED光源发出的光线分两部分分别进行配光设计。光源发出的一部分发散角为0o~20o的光线经过球冠折射收缩发散角后再利用自由曲面准直;光源发出的另一部分发散角为20o~80o的光线经过复合抛物面折射收缩发散角后再经自由曲面准直。结果显示,LED光线经此复合型准直透镜后光束发散角小于4o,光能利用率达90%,可满足目前对光源远距离准直需求。     

LED扩展光源等光强的光学设计方法

LED是一种新型的光源,具有传统光源无法比拟的优点。目前,LED应用于路灯、汽车灯等许多地方,但是这些设计主要是针对照度分布的光学研究,对光强的设计涉及得较少,尤其是大功率LED扩展光源。文章提出了一种对于LED扩展光源等光强的自由曲面设计方法。首先根据二维光学扩展量守恒,计算出出射宽度L,然后根据光强与照度关系推导出三维补偿系数,弥补了二维设计下的用旋转轴对称的所产生的误差。用Matlab软件逐步计算设计,把生成点导入建模软件中得出实际模型,经光学软件经仿真后,观察目标面的结果,发现光强均匀性达到82%,效率也超过95%。     

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。     

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。     

基于二维面形加权叠加的扩展LED光源自由曲面透镜设计

提出了一种适用于二维面形加权叠加的方法,该方法可以针对扩展LED光源设计自由曲面对光分布进行调控。在光源面上取5个采样点作为5个点光源产生5个自由曲面,对每个自由曲面数据点分别乘以权重因子,对加权之后的自由曲面进行叠加,叠加后的自由曲面作为初始轮廓。使用粒子群算法对权重因子做进一步优化,获得最优权重因子,使用最优权重因子对5个自由曲面进行加权叠加。使用叠加之后最优的自由曲面构成的透镜对扩展LED光源进行光分布调控,模拟结果表明,使用该方法可使目标面的照度均匀度达到75%,比初始透镜在目标面产生的照度均匀度提高了15%。该方法具有优化变量少、面形连续性好、收敛速度快等优点。     

基于LED光源的TIR透镜的优化设计

为提高LED光能利用率,设计了一种自由曲面的全内反射(TIR)透镜。根据LED的光能分布特点,通过控制光线路径得到TIR透镜折射面和反射面轮廓曲线上的离散点,利用插值得到样条曲线,再经旋转360°得到TIR透镜的模型。利用Tracepro软件对经TIR透镜的光线进行追迹,根据光能利用率要求优化透镜结构,得到在保持透镜小尺寸的同时,光能利用率为95.26%,光束的发散角控制在±15°以内。