基于LED电流、温度光谱模型的照明系统研究

电流、温度的改变都会影响LED光谱分布,从而影响光源的视觉和非视觉参数。文中从基于LED芯片发光材料中光子能级分布规律的光谱模型出发,对RGBY四色LED建立电流、温度模型,拟合的R-square可达到0.99。在此基础上,通过遗传算法对昼夜节律因子和辐射发光效率进行多目标优化,在照度为300 lx时,设计8组兼顾视觉参数（显色指数和蓝光危害效率）以及非视觉参数（昼夜节律刺激）的照明方案,通过这些方案验证了该模型的可行性。接着,探究两种非视觉参数和温度的关系,结果表明昼夜节律因子均随温度的增加而升高,但昼夜节律刺激却随温度的增加而减小。这种情况的原因是两种参数受照度的影响不同,对照度补偿后,发现两种非视觉参数均随温度的升高而增大,二者呈现一定的正相关性。该研究从光源光谱的角度入手,为LED照明光源设计中非视觉效应的考量提供参考依据。     

分集阵列式水下激光通信光学接收天线设计

针对水下无线激光通信系统中对准困难的问题,提出了一种分集阵列式光学接收天线,在光学设计软件Zemax中分别设计出了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的光学结构,分析了复合光学接收天线和分集阵列式光学接收天线的视场角、聚光效率以及光源移动范围,并且通过实验和Matlab仿真给出两种光学接收天线的聚光效率随光源径向移动范围和光源入射角的关系,结果表明:当光源尺寸10 mm时,复合光学接收天线的聚光效率是0.06%,接收视场角是6,光源径向移动范围是6 mm;分集阵列式光学接收天线的聚光效率是0.06%,接收视场角是16,光源径向移动范围是22 mm。因此分集阵列式光学接收天线更适用于水下激光通信系统。     

基于LED的DLP投影显示光学引擎的研究

文章研究基于LED光源的DLP投影显示光学引擎系统,运用非成像光学理论计算了与所选用的DMD芯片相匹配的LED光源的发光面的尺寸及方棒的尺寸,利用光的折射定律和三角法则,设计了光学引擎系统中重要光学元件T11K棱镜的各项参数。采用Tracepro软件对整个光学引擎系统进行了建模、模拟和设计,并测得系统的照度图,计算了系统的光能利用率和观测光的均匀度,为建立基于LED光源的DLP投影显示光学引擎系统的实验装置奠定了良好的基础。     

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%。     

视觉检测系统LED光源照度优化方法

针对当前视觉检测系统LED光源照度优化研究中存在的照度效果评价因素单一、照度优化方法通用性不足等问题,以芯片封装质量视觉检测为例,提出一种基于改进樽海鞘算法的LED光源照度优化方法。该方法在单个LED光源照度数学模型基础上,建立标准条形LED阵列光源照度数学模型,获取条形LED阵列在任意空间位姿与被测面的照度值;基于照度均匀度、照度梯度变化与对中度、平均照度、目标与背景区分度等因素建立平面照度效果评价函数;提出改进樽海鞘算法,通过改进算法收敛系数、速度、领导者与追随者位置等更新策略,增强区域搜索的多样性;应用改进樽海鞘算法对平面照度效果评价函数进行优化求解,获取具有最优照度效果的空间位姿参数。实验结果表明:考察优化区域的相对照度分布,文中提出的LED光源照度优化方法所得照度分布与实际测量所得照度分布结果基本一致,目标区域理论照度均匀度在98.78%以上,误差在5.57%以内。因此文中提出方法优化目标合理,可用于视觉检测系统具有最优照度效果时光源位姿信息参数的获取。     

TFT-LCD用高亮度LED背光系统的设计

用白光LED作为TFT-LCD背光光源,在光学腔设计中,利用传统的CCFL背光系统模式,采用将点光源转变成线光源的光学设计与导光板设计合二为一的理念,在导光板上设计扩光区进行光学优化。设计了可应用于15″的TFT-LCD的LED侧式背光系统。其有效亮度可达1000cd/m2;亮度均匀性和光利用率分别达到86%和73%。     

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。     

采用发光二极管的液晶投影机的设计

利用红、绿、蓝三个发光二极管(LED)作为液晶投影机的光源,设计了包括发光二极管、集光透镜组、偏振光转化器、积分透镜、场透镜、偏光板、十字合成棱镜,以及1.40 cm(0.55 in)液晶板的新型照明系统的光学引擎.比较了LED投影机与目前超高压汞灯投影机两种光学引擎技术,讨论了LED投影机的发光效率、光谱特性,并测量了样机的照度、对比度.测量结果达到了设计目标.     

面向大功率LED集成光源的反射器设计方法

分析了传统光学设计方法中将LED光源近似为理想点光源的设计方法的局限性,基于非成像光学中的边缘光线理论,提出了一种面向大功率LED集成光源的均匀照明反射器的光学设计方法,在集成光源与接收面上点的照度之间建立了一种能量对应关系,得到了可以在照明面上实现均匀照度分布的反射器光学模型,最后运用光学仿真软件进行了仿真,并与点光...     

基于机器视觉的啤酒瓶检测系统的设计

针对传统啤酒瓶检测系统速度慢、精度低等问题,该文设计了一种基于机器视觉的啤酒瓶空瓶检测系统。该系统以机器视觉为理论基础,重点介绍了LED照明光源和数字化光源控制器的设计以及图像处理技术中的问题。实验结果表明,该系统具有速度快、连续性好及检测精度高等特点,能够实现对啤酒瓶瓶口、瓶壁和瓶底的缺陷检测。     

棉结在线检测系统中的光源选择

梳棉机棉结检测系统是基于机器视觉理论提出的一种新型在线检测系统。光源在系统中起到照明的作用,是影响棉结检出率的重要因素。为满足棉结在线检测系统宽幅面、高速和高分辨率的检测要求,需要对光源系统进行优化设计。通过实验可以获知棉网上的棉结对何种波长范围的光具有最大的反射率,以及棉结和周边结构如何获得最好的对比度。在比较了传统的荧光灯、高压汞灯和发光二极管(LED)线光源的光谱曲线后,提出了采用He-Ne激光器与光学系统配合后进行照明的光源设计方案。实测结果表明.由于激光束的高亮度和高准直性的优点,这种光源较其他光源更适合棉结检测照明的实际环境,可以满足检测需要。     

改进实用型LED生物光源系列

通过采用平面LED点阵、半球曲面内LED点阵、半球曲面与菲涅耳透镜结合这三种光学设计,本文研制出具有不同光强和光照均匀差别的三种实用型LED生物光源,研究了每个光源中的四个工作参数对其辐射照度的影响,并使用统计分析软件SPSS拟合得出它们的辐射照度经验计算公式.     

LED照明的光学器件设计与仿真

大功率LED集成光源在实际照明工程应用很多,但是集成光源的照明效果不是很理想。为了解决大功率LED集成光源难以直接应用于照明的问题,根据非成像光学理论,设定合适的初始参数,利用能量守恒建立LED光源与目标照明面之间的映射,设计了筒灯反射器和透镜。并用Tracepro软件对这两类光学器件进行模拟仿真,均得到了良好的均匀圆形照明光斑。仿真结果表明,设计出的反射器和透镜,随着发光光源面积增大,照度均匀性都降低,当光源尺寸均设置为1 mm1 mm时,照明面上照度均匀性都达到95%以上,当光源尺寸增大10 mm10 mm时,照明面的照度均匀性下降到85%,符合对均匀性很高的室内照明设计标准。     

自由曲面LED汽车前照灯光学透镜设计方法

由于LED配光特性不同于传统光源,为了将LED 应用于汽车照明中需对LED 进行二次光学设计。文中根据LED 汽车前照灯的配光特性,提出了一种自由曲面LED 汽车前照灯光学透镜的设计方法。首先由能量守恒原理,在接收屏上的坐标和透镜自由曲面上的坐标之间建立能量的一一对应关系,基于非成像光学理论,采用照度优化设计法,运用数值计算求解出光学透镜曲面各个点坐标的坐标值,并使用三维模型软件制作出透镜光学模型。通过蒙特卡洛模拟法来追迹光线仿真,最后的配光效果完全满足《汽车用LED前照灯》（GB25991-2010）标准,系统的光学效率得到显著提高,可达到91%。     

视标投影仪照明系统研究

传统的照明系统应用于视标投影仪,具有光源温度高、功率大、投影亮度低、光线不均匀等缺点,针对这些缺点,根据几何光学成像原理,通过几种不同照明方案的比较和分析,设计了一种新型的照明系统,并使用高亮度LED发光模组作为系统的光源,这种照明系统发热量小、功耗低、照度高,光线均匀.     

大功率白光LED路灯照明系统模拟设计

以大功率白光发光二极管(LED)为光源,利用光学软件Trace Pro模拟设计出满足特定功率和照度要求的路灯照明系统,并通过实验验证其可行性.该模拟系统对实际开发具有指导意义.     

荧光粉发光层对白光LED平面光源发光特性的影响

以COB形式封装的白光LED平面光源为研究对象,系统研究了平面封装结构中荧光层对白光LED平面光源发光特性的影响.采用丝网印刷法制备了不同浓度与印刷层数的荧光层,并采用平面封装的LED蓝光光源作为激发光源,以类比法研究分析了不同发光层膜厚对白光平面光源平均照度、色坐标和光通量等参数的影响,系统地阐述了发光层对平面光源发光性能的决定因素及工艺优化条件.结果表明,当荧光粉浆料浓度为46％～53.6％,厚度为20～38 μm时,结合平面蓝光LED激发可以获得照度大、颜色纯正的白光LED光源,且白光LED平面光源具有较高的光通量值,表现出优良的光学特性.     

基于照度分割反馈法的扩展光源背光源设计

以LED为扩展光源,提出一种基于照度分布分割与反馈的方法为LED设计非常紧凑的光学自由曲面透镜,进而设计实现了大距高比(DHR)的直下式背光源.与子光学面联接构成光学面的过程相对应,总照度分布被分割为子照度分布.通过修正子光学面来调整子照度分布,使得总照度分布足够接近于目标照度分布,所需光学面就被构建出来了.该设计过程不依赖于仿真,简便易行,适用广泛.作为实例,一个非常紧凑(透镜的中心高度与LED尺寸相等)的自由曲面透镜被设计出来,作为直下式背光源的配光透镜.仿真结果表明,背光源照度分布的均匀度达到了0.91,相对标准差(RSD)低至0.020 2,总的光能利用率达到了85.5％.     

LED显示器国内外最新动向

LED显示器分点光源,线光源、面光源和平板显示器等种类。LED点光源(即单灯)和面光源过去介绍较多,这里不再重复。本文着重介绍LED线光源和平板显示器国内外最新动向。 1 LED线光源 组合IED而构成的线光源是LED应用的自然延伸,其典型例子是七段式数字显示器(数码管)和字符显示器(符号管)。数码管和符号管近年在系列化和提高亮度等方面进展较大。在系列化方面,字高1.5～32毫米为小型,字高52～80毫米为中型,字高95～250毫米为大型,国内外均能生产。小型管主要用于数字化仪表、电子调谐电视机频道显示,收音     

基于Fresnel透镜的激光车灯的设计与加工

激光车灯对比于LED车灯,具有能耗小、体积小、亮度高等优点,是汽车车灯发展的新方向。提出了一种激光车灯的完整的设计思路。光源采用激光二极管激发荧光片得到白光。通过搭建光学检测平台研究激光驱动白光光源的光学特性,通过机器视觉的方法研究荧光片前后光斑的形状和尺寸的变化,从而精确地建立光源的仿真模型,为后续的光学设计提供理论依据。通过非成像光学设计方法,设计了Fresnel透镜实现了对激光的整形,并利用超精密车削实现透镜的加工。完成了车灯的设计和组装,并通过光学仿真和光学实验验证了设计的正确性。