LED封装光源光学设计的研究现状

为了提高LED封装光源照明系统的光照效率和照明空间颜色的均匀性,并根据不同的应用环境照明系统的光形进行控制,对LED封装光源照明系统进行光学设计及设计方案的优化必不可少。本文针对目前LED封装光源中的点光源、扩展光源以及自由曲面光学设计的研究现状进行分析,并对LED封装光源光学设计的发展趋势进行了探讨。     

LED光源透镜相关专利简介

1一种LED一次封装自由曲面透镜及其设计方法公开(公告)号:CN102168838A摘要:本发明属于光学透镜领域,具体涉及一种LED一次封装自由曲面透镜及其设计方法。该透镜由平面和自由曲面组成,平面对应于内表面,自由曲面对应于外表面,自由曲面用来实现均与照度和矩形配光。当LED芯片发光面发出光束,经过内表面的折射,入射到一次透镜,再经过自由曲面出射到路面上。自由曲面的形状根据能量守恒定律和照度均匀性要求     

非成像光学应用于LED照明的研究

本文主要研究和讨论了采用LED作为光源的照明系统的二次配光器件设计方法以及经过配光后的照度分布。在过去的五十年中,照明光学技术取得了重大的发展和进步,一些新的技术和应用逐渐出现并被应用到照明行业的各个领域,如背光照明领域、户外照明领域,室内照明领域以及投影显示领域等等,而这些技术的核心问题就是如何获得预先设定形状的照度分布。与成像光学不同,照明光学系统属于非成像光学的范畴。因此,在本文中,对照明领域中基本问题的回答将从非成像光学的角度论述,这些观点包括了一些新的设计思想和设计理念,例如＂边缘光线理论＂、＂光学扩展量守恒＂、＂最大收集率＂等等,试图建立一个完整的应用于LED照明二次光学设计的框架。     

LED路灯透镜的二次光学设计介绍

LED的二次光学元件设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道路照明要求LED路灯的配光为长方形的光型,路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路,而马路之外的光污染几乎为零。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使LED路灯的长方形配光直接在单个LED模组上实现。整体路灯只需要将这些LED模组阵列按照相同方向排列即可,从而可以简化路灯机构、散热及控制电源的设计。本文介绍了LED路灯的二次光学设计,及一种用于LED路灯的自由曲面二次光学透镜的设计方法。     

LED信号灯二次光学设计

LED的应用范围日趋势广泛，其相应的二次光学设计也越来越显出重要性，本文介绍了一种光学设计的思路和方法。     

皓玥观点

不同封装形式的LED由于在光,热、电和结构等方面的差别,适用于不同的应用范围,功率选择适中的多芯片阵列集成封装LED适合应用于户外灯具,例如路灯、隧道灯,应用过程中可以很好的解决二次光学和热设计等问题。     

高效率LED交通信号灯的二次光学设计

目前LED已逐步应用于交通信号灯领域。本文提供了一个对LED进行二次光学设计的方案。该设计在达到国家标准规定的LED交通信号灯光通量分配要求的同时,还显著提高了光通量的利用效率。     

普通照明LED标准中的电学性能要求之探讨

本文主要介绍了LED全彩显示屏的全套配光方案，包括投产晶片的K-factor管理、封装工艺的控制、白平衡的调节以及LED光学Lens的设计，代表着业界最先进的配光解决理念。     

LED全彩显示屏配光解决方案

本文主要介绍了LED全彩显示屏的全套配光方案，包括投产晶片的K—factor管理、封装工艺的控制、白平衡的调节以及LED光学Lens的设计，代表着业界最先进的配光解决理念。     

LED路灯设计目前面临的技术难点

输出功率及光通量、二次光学设计、散热设计和电源系统设计是LED路灯设计目前面临的技术技术难点。     

LED全反射透镜计算新方法

全反射(TIR)透镜是LED照明中广泛使用的透镜类型。现有的设计方法大多为修正法,即选择一个现有的透镜作为模型,然后根据光学仿真结果对其进行修正。这种方法的使用范围是有限的。也有直接进行形状计算的方法,但计算十分复杂。本文提供了一个不需要复杂计算的TIR透镜的从头计算新方法,即利用制造商给出的LED光强的空间分布和用户的照明要求,直接计算出TIR透镜自由曲面的坐标。此方法的TIR透镜是由透射区(A区)的两个面和全反射区(B区)的三个面两部分组成。光线在本方法中被赋予既有方向属性又有相等能量的属性,称为光通量线。把LED的全部能量平均分配到N条光通量线中,分配方法是用一个数学函数表示厂家给定的LED光强分布,沿此分布曲线分N段积分可求得N条入射光通量线角度序列。另一方面,按照用户给定的照明要求可得到照明光线的光强分布,同样可求得N条出射光通量线角度序列。把这些入射和出射光线各分成A区N1条和B区N2条两部分(N1+N2=N)。由上述两个序列,分别在A、B两个区按照折射定律计算,得到透镜五个面共5N个折射(反射)点的位置,当N足够大时可得到平滑的透镜。这种计算方法可以选择不同的计算参量,从而得到不同的TIR透镜形状,如准直透镜、不同照明角度的透镜、非均匀照明的透镜等,适合用在范围很广的多种照明场合。计算过程没有复杂的数学运算,而计算结果准确,物理意义明确,几乎不需要模拟修正就可以直接用来建模加工。此方法有较高的可靠性和灵活性。     

基于LED的自由曲面反射器设计软件研究

针对LED自由曲面反射器设计,建立了光学设计模型。根据光学设计模型,编写了自由曲面反射器设计软件。利用圆形照度均匀分布和矩形照度均匀分布自由曲面反射器设计实例对软件算法进行了验证,其中圆形被照面的照度均匀度达到了0.92,矩形被照面横向照度均匀度达到了0.9,纵向照度均匀度达到了0.8。软件计算时间少于1s,算法是高效可靠的。本软件可用于道路照明、投影设备、重点照明和汽车前照灯等非成像光学设计领域。     

大功率LED灯具的配光设计

该文主要讲述了大功率LED光源照明灯具在设计开发中的光学系统的设计思路和方法,说明了二次配光在灯具光学系统设计中的重要性,并且以大功率LED光源的城市照明路灯为例详细介绍了路灯光学系统二次配光设计的步骤和思路,通过对现有技术条件下几种配光应用方案的简单分析,能够使我们初步掌握大功率LED灯具二次光学系统设计中的方法和技巧,并且能够灵活应用这些基本的方法,合理选择比较适宜的LED光源对灯具的配光进行优化设计。同时我们也要认识到目前LED灯具在光学系统技术上的不足和面临的技术上的挑战,我们要共同努力发掘LED灯具的技术潜力以进一步提升我国LED照明产业在国际上地位。     

LED路灯灯具的模块化设计研究

本文针对当前LED路灯多采用一体化的集成式结构,在故障维护时或寿命期结束后灯具只能整体返厂维修或更换等所带来的不便,提出了LED路灯模块化思路。通过该模块化思路,LED路灯灯具能够现场快速维护,且多数部件能够循环利用,有效延长LED路灯的生命周期。本文对实现LED路灯的模块化设计中的光学模组提出了几种解决方案,并创新地设计了内曲面光学调制的光学模组。通过实测数据,可以看出此种方法是一种行之有效的LED路灯模块化解决方案。     

一种用于均匀照明的LED透镜设计方法

本文针对目前应用越来越广的LED照明光源,提出了一种采用非成像光学设计原理为基础的均匀照明设计方法。根据推导得到的公式,采用MATLAB编程,可实现任意角度的均匀圆形光斑照明区域。     

传像光纤束透过率测量方法研究

光学纤维的传光特性不同于一般的成像光学系统,透过率的测量方法也不同。区别在于,测量传像光纤束透过率时不能采用平行光束,而测量成像光学系统透过率时,即可以采用会聚光束,又可以采用平行光束,只要不拦光即可。光在光纤束中遵循全反射的传光原理,而光在成像光学系统中遵循折、反射传光原理。通过对细小口径传像光纤束透过率的测量方法进行了实验、检测研究,得到一个新的测量光纤束透过率的方法。此方法完全不同于目前国标中光纤束透过率测量方法,又区别于成像光学系统透过率的测量方法。测量传像光纤束透过率时,要求光在光纤束中既要避免拦光现象又要满足全反射条件。我们根据光纤束传光原理研制了一个测量连接装置加到光谱仪的测量光路里,构成一个光纤束透过率测量光路系统。该测量法的重心在测量连接装置上。用该测量法成功地完成了细小口径成像光纤束透过率参数的测量,测量结果与设计预期值接近,测量准确度满足用户使用要求。     

ADSS光缆线路设计探讨

鉴于ADSS光缆的特异结构、性能及电力线路的特殊性,目前还没有规范化的设计模式可以借鉴,为了在ADSS光缆在各种电压等级的线路上大规模架设中能更好地把握设计规律,在多年实际设计施工经验的基础上,采用理论分析与实践相结合的方法,针对架线杆塔型式、光缆选型、挂点选位择、配盘要求、跨越物距离等方面的问题进行了系统分析,阐述了ADSS光缆线路的设计方法,并对其设计规范的制定提出了建议,对电力通讯领域ADSS光缆规范化设计模式的制定有一定的建设性。     

自由曲面光学系统设计中目标面照度分布的优化

以驾驶员视觉光环境需求为约束、以灯具总光通量最小为目标,建立了LED路灯自由曲面光学设计时所需的道路路面照度分布优化模型,利用Lingo软件得到了次干路最佳照度分布,相比与基于均匀照度分布设计的LED路灯节能30%左右。     

一种实现均匀照明的LED反射器设计

LED被越来越广泛的应用于各种照明领域,对其配光的要求越来越高。本文根据非成像光学理论,提出了一种实现LED矩形均匀照明的反射面设计方案。根据LED光源的发光属性和照明面的光强分布建立偏微分方程,利用数值求解法求出自由反射曲面。通过光学软件进行模拟,模拟结果显示照明区域照度均匀度达到85%以上,证明方案是可行的。反射面对光线能量的利用率高,生产加工更加容易,有利于降低生产成本。