实现道路均匀照明的LED自由曲面透镜设计方法综述

LED是一种新型的光源,具有传统光源无法比拟的优点,但是由于本身的发光特性,在应用于道路照明的时候需要出自由曲面透镜来改善光线的分布状况,本文就目前常见的设计方法进行了简要的介绍,并着重介绍了两种最有效的方法:微分方程法和划分网格法,同时分析了每种方法的特点以及适用范围。     

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     

LED白光光源近场光色度测量在光学设计中的应用研究

在LED光学设计中,传统方法多以LED光源的远场空间光强分布(IES)数据为设计依据,但软件模拟仿真结果往往与实际产品照明效果偏差较大,且不能准确反映白光LED在实际应用中的蓝斑、黄斑现象。本研究以白光LED射灯为例,利用照明设计软件Zemax,分别导入同一LED光源的远场光强分布、近场光强分布和近场光色度分布3种不同的光源信息,比较其照明效果差异,并与实际样品照明效果对照。仿真结果表明,以光源的近场光色度分布为光源信息的模拟设计结果可较精准地描述蓝斑、黄斑位置,最接近产品的实际照明效果。     

基于B样条曲面的LED汽车近光灯光学设计

近光灯是汽车的重要安全部件,LED近光灯已成为汽车近光灯发展的一个重要方向。从抛物面型B样条曲面出发,结合光线追迹原理及近光灯的配光标准,推算曲面的法向矢量组,进而构建满足要求的自由曲面反射器。实验模拟的结果满足近光灯的国家配光标准。     

一种LED紧凑匀光自由曲面透镜的设计方法

为实现均匀光场照明,针对扩展光源提出了一种LED紧凑匀光自由曲面透镜的设计方法,采用基于极坐标系的点光源—目标光照度映射法设计点光源自由曲面配光透镜,然后结合叠加法与粒子群反馈优化算法进行LED扩展光源自由曲面配光透镜的设计,利用动态数据链技术进行Matlab和Tracepro之间的数据交互,实现全流程的自动优化设计。基于LED扩展光源,分别对于圆形光场和矩形光场设计了两种自由曲面配光透镜,实现均匀度由0.56提升至0.78和均匀度由0.68提升至0.84。     

实现LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计

针对LED台灯照明区域照度均匀度不足的现状,提出了利用自由曲面透镜实现二次光学配光的方法。基于光源的朗伯光学特性,建立理想LED点光源与照明区域的余弦拓扑关系,并依据Snell定律通过MATLAB编程迭代计算自由曲面的母线。利用Tracepro光学软件仿真分析了光源实际尺寸对配光效果的影响,并探讨了透镜尺寸与配光效果的关系。经仿真优化的自由曲面透镜,实现发光半径2mm的LED光源在台灯要求的照明区域上均匀度（最小值/最大值）达到95%,同时光的利用效率提高20%以上。     

LED封装

封装技术对LED性能的好坏、可靠性的高低,起着至关重要的作用。LED要作为光源进入照明领域,必须比传统光源有更高的发光效率、更好的光学特性、更长的使用寿命和更低的光通量成本。     

LED光学设计的现状与展望

近年来,在各种新兴应用领域不断涌现的带动下,LED市场规模得到了快速地提升,应用于LED产品不同阶段的光学设计也显得尤为重要。本文分别对LED的一次光学设计、二次光学设计和后续光学设计进行了探讨。主要阐述了分立封装和集成封装的一次光学设计;二次光学设计方法中常用的反射、折射、反射折射相混合的模式以及二次光学设计的流程;简要地描述了后续光学设计。最后展望了不同阶段光学设计的发展趋势。     

基于COHS封装光源的LED矿用巷道灯设计

介绍COHS（Chip On Heat Sink）封装与传统封装技术相比的优势及特点，阐述基于COHS封装光源的LED矿用巷道灯设计方案并分析了其主要部件，对完成组装的灯具进行了性能测试，测试结果满足设计及防爆要求。     

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。     

LED光源可替换性的标准要求探讨

随着LED灯具的不断普及,LED光源的可替换性问题也被越来越多的人所重视.LED光源的可替换性对灯具的使用寿命有直接的影响.本文主要从国家强制性标准条款和实际操作出发,对LED光源可替换性的情况进行分析,并提出相关注意事项供大家参考.     

LED隧道灯透镜的全偏光设计

运用非成像光学理论,基于LED能量网格划分的方法设计了一种全偏光的LED隧道灯透镜。该设计方法不仅具有传统偏光透镜中能量利用率高的优点,并且在保持高亮度均匀度的前提下,能有效地降低道路照明中眩目的影响。在照明分析软件DtALux中验证了该透镜,其配光曲线实现了UE=0．88,UO=0．86,UL=0．91,TI=6的良好照明效果。     

大功率LED均匀线光源光学系统设计

提出一种点光源经复合旋转椭球腔反射获得均匀线光源的方法。依据多聚光中心点半宽度叠加均匀线光源方法建立复合椭球腔初始数学模型并推算其初始参量。通过第一焦点处(0,0,10)建立朗伯体光源LED朗伯发光模型,以0.01°为步长调节七个初始椭球旋转角度参量,使得七个中心点辐射通量相等,在z=51.5 mm平面处获得一个长10 mm、有效半高全宽为3 mm、均匀度为88.81%的线形光斑。该方案实现了LED点光源向均匀线光源的转换,并以此方法为依据用于侧面泵浦聚光腔设计。     

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。     

单色LED光源阵列并联支路的电流均分

LED单色光源在大学物理实验中得到越来越多的应用。为保证LED阵列中每一只LED的发光颜色一致,使LED光源具有良好的单色性,以满足物理实验的要求,必须控制并联方式的每路LED的电流均等且保持不变,采用相应驱动电路可以达到这一目的。     

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。     

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。