LED方形阵列光斑的发散特性研究

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、光斑半径和发散角公式,利用LED方形阵列的光斑半径和发散角公式研究了LED方形阵列光斑的半径和发散角随目标距离、随m值以及方形阵列的边长的变化关系.得出了这三种情况下光斑半径和发散角的变化规律.这些规律的获得为利用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。     

圆形LED阵列的光斑发散特性研究

为了获得圆形发光二极管(LED)阵列的光斑发散特性,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、光斑半径和发散角公式.采用数值计算方法对圆形LED阵列光斑的发散角随m值、随阵列半径以及随目标距离的变化规律进行了理论分析,取得了这3种情况下光斑发散角的变化数据.结果表明,光斑发散角随m值的增加而减小,随阵列半径增加而减小,随目标距离的增加而增大.这一结果对利用圆形LED阵列来实现照明设计是有帮助的.     

LED阵列发光特性仿真和对比分析

LED正逐步替代传统卤素光源应用于机场助航灯,跑道警戒灯作为防止飞机入侵跑道的重要助航灯,针对其发光特性要求,提出对环形和方形LED阵列中心照度和发光角度研究。首先给出单LED光源在目标平面中心照度和发光角度的计算方法。其次在满足均匀排布的前提下,构造上述两种阵列,利用Matlab仿真在不同目标距离下对应的中心照度、发光角度及光斑半径的变化规律,并采用最小二乘法进行曲线拟合。最后通过光学软件TracePro进行追迹模拟仿真。结果表明:随目标距离的增大,两种阵列中心照度逐渐减小,光斑半径和发光角度逐渐增大,当目标距离小于8m时,两种阵列发光特性存在差异,环形阵列的中心照度较大,方形阵列发光角度较大,随着目标距离的增大,两种阵列的发光特性逐渐趋于一致。以4C级机场为例,分析得出上述两种阵列对A型警戒灯均适用,B型警戒灯适于采用方形阵列。     

基于Taguchi方法的柱面LED阵列照度问题研究

为了分析机器视觉测量系统中LED阵列对柱面底板照度的影响因子,采用Taguchi实验方法设计实验,对环形、方形、菱形LED阵列不同接收面半径、发光半角、发光面与接收面的距离因素进行分析。结果表明:利用Taguchi方法可以很快地找出辐照均匀度较大和最大的照度值,单颗LED的发光半角对辐照均匀度及最大照度的影响最大,分别占有66. 18%和63. 10%的影响地位。单颗LED的发光半角越大,其阵列的辐照均匀度越高,单颗LED的发光半角越小,其阵列光线比较汇聚,阵列最大照度值更大。     

实现白光LED阵列色温分布均匀化技术研究

本文通过优化白光LED阵列的结构,实现在目标面上产生均匀的色温分布。通过收集系统中每颗LED的色温坐标矩阵与照度矩阵,根据色温叠加公式,计算LED阵列在目标面上叠加后的色温分布,构建目标面上色温均匀度评价函数,评价函数反应目标面上色温分布的均匀性。通过优化阵列中LED的位置,使得评价函数的值最小,即目标面上色温均匀度最高。运用这种方法我们优化设计了两个实例:(1)相同规格的9颗白光LED方形阵列;(2)不同规格16颗圆形白光LED阵列,优化后色温均匀度均达到了95%以上。利用这种方法同样可以在目标面上同时实现均匀的色温分布与照度分布,设计9颗相同规格的白光LED以3×3方形阵列方式排布,优化后色温均匀度从78%提升到88.7%,照度的均匀度从42%提升到87.6%。分析实际加工制造过程产生的误差对色温均匀度的影响,随着制造误差的增大优化后色温均匀度下降,但均优于优化前色温分布均匀性。     

水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能研究

为了研究水下无线LED光通信中圆形阵列光源性能,以6个LED组成的圆形阵列光源为对象,基于单个LED空气中照度分布模型推导出其相对照度分布数学模型;以水下照度计为工具,用点阵测量法研究其在水下的实际空间照度分布,并分析了实验数据。结果表明,该光源出射端口处光照度值随着加载信号的频率增加而增加,光源的水下辐射照度整体分布不对称;当光信号传播到一定距离后,在光接收平面上,照度值各向趋于均匀分布。     

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.     

不同发散角的LED空间照度仿真分析

鉴于LED光强分布和间距对接收面照度均匀性有直接影响,本文利用Tracepro软件对不同发散角LED空间照度分布进行了仿真分析,给出了接收面中心照度均匀的LED最佳间距,为优化的LED阵列设计提供一定的理论支持.     

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。     

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。     

Wide illumination and communication angle visible light communication system based on low output impedance LED driver amplifier

The visible light communication (VLC) system employs large viewing divergence angle light-emitting diode (LED) to realize illumination and communication simultaneously, so the geometric loss of optical power may reach tens of decibels, moreover, considering the gain reduction of the LED at high frequency, signal power at the receiver will be too weak. To overcome these drawbacks, in this paper, a low output impedance power driver amplifier is presented to provide enough power to drive a medium power commercial LED used at the end of the optical transmitter. A 125 Mbit/s real-time communication with illumination and communication angle of 130° has been achieved at a distance of 3 m, the bit error rate (BER) is 3.13×10-11 at a divergence angle of LED of 0° and 1.21×10-6 at a communication angle of 130°. Experimental results indicated that this VLC system can be used for illumination and communication simultaneously.     

直下式LED平板灯的均匀照明设计

针对超薄LED 平板灯导光板价格昂贵以及传统直下 式LED 平板灯厚度厚和LED 数量多等 问题,设 计了新型直下式LED 平板灯。基于边缘光线理论,对光源和目标面进行网格划分并形成映射 关系,由Snell 公式推导出内外自由曲面的微分方程,采用迭代法计算出内外自由曲面数据,设计实现适用 于直下式LED 平板灯的大角度二次光学透镜。研究表明:双自由曲面大角度透镜可实现对LED 150°的大角度配光,其照 度均匀度为0.86,且能量利用率为99.5%。在 不同厚度下,利用大角度二次光学透镜的LED单元阵列距高 比(D/H)约等于3时,目标面上的照度均匀度均达到0.88以上。通过对新型直下式LED平板灯照明效果 进行模拟,结果完全满足国家建筑照明设计标准,且LED的使用数量为相同功率下传统直下 式LED平板灯的30%,减小了20mm的厚度,大 大降低了LED平板灯的生产成本。     

基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计研究

提出了一种基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计方法。选择型号为OSLON SX的大功率LED作为光源,利用16颗LED建立了4×4阵列LED灯具的光学模型。通过改变每一排LED的方位角控制了接收面上的光照度分布。研究表明,当LED阵列上下部分分别倾斜±30°时,接收面的光照度最均匀。     

Optimization and integration of LED array for uniform illumination distribution

A design method for light-emitting diode （LED） array is proposed to achieve a good uniform illumination distribution on target plane. By using random walk algorithm, the basic LED array modules are optimized ftrstly. The optimized basic arrays can generate uniform illumination distribution on their target plane. The optimized basic LED array mod- ules can be integrated into a large LED array module with more than tens of LEDs. In the large array, we can select a sub-array with K LEDs （K〉7）, which can produce the good uniform illumination distribution. By this way, we design two LED arrays which consist of 21 and 25 LEDs, respectively. The 21-LED array and 25-LED array can generate uniform illumination distributions with the uniformities of 95% and 90%, respectively.     

室内VLC系统光源布局设计

在可见光通信系统中,光源具有照明和通信的双重作用,由于房间的大小以及室内环境各不相同,难免会存在光照射不到或者光线比较微弱的地方,这些地方很有可能成为通信的盲区,这将会大大影响通信的质量,为了解决阴影效应,需合理对光源进行布局设计,以4 m4 m3 m房间为模型,采用四个LED列阵作为室内光源,将单个的LED光源看做朗伯光源,服从朗伯辐射模型,通过公式计算结合软件仿真分析对比得出了采用99大小的LED列阵,列阵距离屋顶边缘0.4 m,LED光源间的间距为0.03 m时,在满足国际室内照明标准的前提下,在距离屋顶2.25 m的4 m4 m接收平面上光照度分布最均匀,其均匀度达到90.4%。该光源列阵布局模型可推广到任意尺寸房间,为室内办公照明中光源的布局提供了一种可行的方案。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。