基于LED扩展光源环形均匀光斑的自由曲面透镜设计

提出了基于贝塞尔曲线控制点多参数优化自由曲面透镜的方法,利用该方法设计了一款适用于LED扩展光源并能在目标平面内实现环形均匀照度分布的自由曲面透镜.利用光线追迹软件模拟该透镜的光学性能,结果表明,在距离光源1000 mm处的目标平面内,实现了外半径为2 000 mm、内半径为1000 mm的环形均匀照度分布,照度均匀度为0.91,光能利用率为0.80,即该透镜在实现高照度均匀度光分布的同时仍能保持较高的光能利用率.     

基于微元能量映射的汽车LED近光灯透镜设计

针对常用汽车LED投射式照明系统近光灯光能利用率低的问题,根据非成像光学原理,研究了LED近光灯近光配光特性与光源光能量、光学自由曲面透镜参数之间的关系,在此基础上提出基于微元能量映射的LED汽车近光灯自由曲面透镜设计方法.为了验证该方法的可行性,利用切面迭代曲面构型法Rhino软件设计了汽车LED近光灯透镜,运用Tracepro光学软件构建了汽车LED近光灯照明系统,然后对该系统进行了计算机仿真.结果表明,所设计的LED近光灯自由曲面透镜产生的光型不但能满足近光灯法规要求,而且光能利用率较常用的汽车LED近光灯照明系统提高23.5%.     

LED光源气溶胶探测雷达光学准直结构优化设计

针对LED光源气溶胶探测光学雷达光能利用率偏低的问题,设计一种新型的雷达结构。它由双自由曲面准直匀光透镜和带有非球面镜的Kepler系统二级准直系统构成。准直透镜和Kepler系统前组单透镜使光聚焦于光阑处,再由带有非球面镜的透镜组准直出射。设计的仿真结果表明:光束发散角控制在3°以内,光能利用率达到43.027%,机械总长为207mm,与现有结构相比,光能利用率提高了12%,结构更为紧凑。     

折反式LED光源准直系统设计

利用光学传播原理,结合LED光源的发光特点,经过二次光学设计,设计出由透镜和反光杯构成的LED光源准直系统。基于TracePro软件,分析出当折反组分临界角在45°～55°之间,折反系统组装尺寸只有2 080 mm3;并且分析得到,对于此系统,当光源面积采用1 mm×1 mm的LED芯片时,光束发散半角小于3°。分析结果表明,该准直系统,弥补了LED照明光源发散的缺点,设计结构紧凑,准直效果良好。     

新型大功率照明LED开关电源研究

大功率照明LED是新一代光源,它光转换效率高,也称作绿色光源。由于大功率照明LED本身的伏安特性,所以大功率LED的开关电源的研究从一开始就遇到了困难。而发展LED照明是现在节能环保的大趋势,所以研究开发一种新型的大功率照明LED开关电源是很有必要的。本文对大功率LED及其开关电源的发展作了介绍,然后对一种新型的可调光的开关电源做了原理性分析。     

基于自由曲面设计的LED光源系统光束准直研究

为了提高LED灯具效率和照明系统光效,提出了一种对光源光束进行准直设计的自由曲面透镜设计方法。基于LED的朗伯型光强分布特性,采用MATLAB进行全内反射(TIR)透镜自由曲面的数据计算,将获得的样条曲线导入SolidWorks中生成三维TIR结构,最后利用TracePro对TIR透镜进行光线追迹。准直模拟结果表明,光源的能量利用率在90.5%以上,光束的发散半角控制在±1.9°以内,得到了较好的准直效果,实现了较高的能量利用率。     

紫外光通信LED阵列光源的设计

为了解决当前单个紫外LED功率较低的问题,设计了一款紫外LED阵列光源系统,对其中的相关问题进行了探讨。该系统由恒流驱动模块、大功率LED阵列模块和光学设计等组成,实验结果表明,该光源系统能发出均匀稳定的紫外光,实现了空间能量的累加,光学和散热设计效果良好,为实用化紫外光通信光源的设计提供了参考。     

在线图像可视铁谱LED阵列反射光源设计与实现

针对在线图像可视铁谱(on-line visual ferrograph,OLVF)反射光源亮度低、照明不均匀影响铁谱成像质量的问题,提出了一种用于OLVF探头的LED阵列反射光源。该反射光源为圆环形LED阵列结构,由8颗0.1W小功率LED组成。基于照明均匀性理论与仿真分析,确定了反射光源结构参数、安装高度及均匀照明区域大小;利用TracePro仿真计算了光源在磨粒沉积区域的照度均匀性。实验结果表明:圆环形LED阵列反射光源的照明均匀性较好,磨粒沉积区域的辐照度分布为130~150W/m2,其光通量为56.64lm,显色指数为82.6,色温为6 376K,功率为0.336 1W,符合OLVF的低功耗、高亮度、均匀性照明等要求,铁谱成像质量得到了提高,有利于磨粒形貌观测与视觉特征信息提取。     

大功率LED路灯的发展和应用

大功率LED路灯,即单颗功率大于1W以上,采用新型LED半导体光源的路灯。相对于传统高压钠灯、金属卤化物灯来说,大功率LED路灯具有一系列的优越性,因此近年来成为国内外半导体照明领域研究的重点。本文从大功率LED路灯入手,就大功率LED路灯的发展和应用进行探讨,从配光设计、散热结构和驱动电路这三个方面论述了大功率LED路灯推广应用的关键技术,旨在突出大功率LED路灯推广应用的价值。     

基于红外遥控的大功率LED色温和亮度独立控制系统设计

为进一步改善LED室内照明光源质量和智能化控制,设计了基于红外遥控的大功率LED色温和亮度独立控制系统.系统采用薄荷白、红、蓝三色LED混合成白光,通过红外遥控调节LED色温和亮度的独立变化,实现色温动态变化.实验结果表明,系统可实现2 700~6 500K的宽色温范围,调节准确.     

带半圆柱微透镜的超薄直下式LED平板灯设计

为了解决传统直下式发光二极管(LED)平板灯厚度大、均匀度较低的缺点,设计一种带半圆柱微透镜的超薄平板灯.该透镜上半部分是竖放的圆柱,下半部分是横放的半圆柱阵列.以一个正六棱柱作为单元模块,通过Tracepro软件及Taguchi实验法进行模拟仿真,对带半圆柱微透镜的半圆柱半径、圆柱厚度、透镜半径及透镜距LED的高度进行优化.结果表明:当半圆柱半径为0.2 mm,透镜半径为1.5 mm,透镜距LED高度为2.5 mm,圆柱厚度为0.5 mm时,其显示效果最好,并设计出一款厚度为15 mm,照度均匀度为95.53%,光效率为95.99%的超薄直下式LED平板灯,该平板灯符合现代超薄、节能的发展要求.     

大功率发光二极管路灯的一次光学仿真设计

利用反光碗对芯片出射光的角度限制,应用自由透镜曲面对光的聚光和散光作用,研究大功率发光二极管(LED)的配光曲线.设计反光碗和一次光学透镜,通过优化一次光学系统的参数,实现路灯用大功率LED配光曲线具有蝙蝠翼型,接受面上的光斑呈矩形分布的特征.仿真结果表明:设计可以达到路灯要求的光分布,可实现照度均匀度高达0.846,...     

自由曲面照明透镜的应用研究

根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映射方式和单面自由曲面透镜的初始结构后,由矢量形式的折射定律和光通量守恒定律,建立光源的光线、最终出射光线及入射点的法向矢量的关系方程组,进而得到此方程组的数值解,并通过CAD软件的逆向工程建模即得到设计的透镜.介绍了此方法的多个实例.由于半导体光源LED体积小,可近似看成点光源,非常有利于使用自由曲面法进行二次光学设计.     

浅谈大功率LED灯具的散热结构设计

相比于日光灯、白炽灯等传统光源,发光二极管LED以省电、环保、寿命长、全固态、体积小等优点被称为照明绿色光源。随着取出荧光粉量子效率以及芯片封装制造技术的不断提升,从性能与结构上来看,LED取得了不小进步。文章探讨大功率LED灯具散热结构设计,希望能在日常照明及汽车照明等诸多领域得到推广与应用。     

实现多颗LED光源均匀照明的高亮度透镜设计

根据多颗LED组成的离散型发光面的特点,提出了一种能够使这种离散型发光面均匀照明的透镜设计方法,并推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,并采用建模软件求解建模。这种"一对多合一"的配光方式不仅解决了市面上"一对一"的配光方式所带来的成本高、光效低等问题,也解决了针对COB设计的透镜光斑、黄斑问题,实现目标区域内的均匀照明。     

图案化基板LED中荧光粉对光学性能的影响

采用基板上加倒锥形图案化的新型封装方式,用蒙特卡洛光线追迹法仿真保形涂覆荧光粉体积比和厚度变化时,发光二极管(LED)光源光色品质的变化.仿真结果表明:LED光源的出光效率在图案化倾斜角α为30°,45°时,出光效率的提升量最大;α为45°时,传统平面封装光源的空间颜色均匀性最大优化幅度分别为9.1%,8.4%;荧光粉厚度、体积比不变时,颜色均匀性相对于传统平面封装光源的优化幅度最大为11.1%,10.4%,光源的色温差值最大减小1 006,1 319 K;在厚度、体积比参数中任选一个进行优化,均可改善LED产品的颜色均匀性,而优化图案化结构可使空间颜色均匀性更明显地提高.     

热超声倒装键合机视觉系统的设计与实现

针对热超声倒装键合过程中对准工作的特点,确定合理的视觉自动对准方案,在对多种颜色和形状的LED光源进行实验对比的基础上,设计环形LED光源与单个LED发光二极管组合的照明方式,使芯片、基板表面亮度一致且表面几何特征清晰。视觉软件以HexSight为核心,利用创建参考点实现不同目标的识别,并对2个CCD摄像机的控制方案进行优化。通过分析多次识别结果对单项误差进行评估,并以实验用1 mm×1 mm的表面有8个凸点的芯片为例计算视觉识别系统的综合误差,结果表明此视觉识别系统满足芯片键合时对定位精度的要求。     

基于改进粒子群算法的LED室内照明光照均匀性研究

传统基于室内照明的光源布局存在缺陷,导致光照度不均匀及能源的浪费。为了解决此类问题,文章以单个LED理论模型为基础,推导出LED阵列的照度分布函数,以目标平面光照强度的标准差作为评价函数,以目标平面平均照度为约束条件,通过改进的粒子群算法优化LED的位置,使目标平面上的光照均匀性达到最优。利用Matlab仿真出优化后的LED阵列的光照分布情况,对比其他2种LED阵列,并通过实验,利用图像处理对实际场景照明的效果进行检验,实验结果表明该方法可行。     

基于反应时间的道路照明功率密度确定方法

由于金卤(MH)灯和发光二极管(LED灯)作为道路照明光源时,其照明功率密度(LPD)没有标准可依,为此,选取色温为2 000 K的高压钠灯(HPS)、色温为4 800 K的MH灯和色温为7 200 K的LED灯作为照明光源。利用道路照明反应时间测试装置分别进行反应时间实验,得到道路照明亮度水平下MH灯和LED灯相对于HPS灯的亮度对比系数,确定其相对HPS灯的相对光效,并在此基础上计算得到MH灯和LED灯作为道路照明光源时的照明功率密度标准值。研究结果表明:将4 800 K的MH灯作为道路照明光源时,所需LPD为HPS灯的1.3倍左右,将7 200 K的LED灯作为道路照明光源时,所需LPD为HPS灯的47%~89%。     

基于高显色性白光LED的博物馆照明系统设计

在详细分析博物馆照明要求的基础上,提出了一种基于白光LED光源的博物馆照明系统解决方案,并进一步实现了低色温、高显色性1 W白光LED的光谱学设计.试验证明,该照明系统解决方案可以满足博物馆内对光比较敏感的参展物品的照明需要.