新型LED均匀布光微结构设计和仿真

随着LED工艺技术发展、生产规模扩大、价格成本降低、发光效能提高,同时相对白炽灯、荧光灯等传统光源而言,LED具有独特的优点,如节能环保、牢固可靠性等,成为新一代的绿色照明光源,在市场上逐步替代传统光源,广泛地应用在普通照明、广告显示、建筑景观、植物照明、可见光通信、汽车照明、交通信号、背光源等。然而,由于LED照明灯具需要根据布光要求将LED发出的光分配到期望的区域,因此需要大量的基于照明技术的光学设计方法和计算模拟,如LED光源制备的汽车灯具,路灯灯具以及教室照明灯具以及台灯都需要针对布光要进行灯具设计。因此,为了满足各种布光要求,需要制作不同曲率的空间曲面满足布光要求,给灯罩加工带来相当大的工作量;另一方面,灯具的反光杯通常采用铝板上面电镀金属作为反光罩,重量较轻,但是大量的使用这样的含有丰富金属材质的灯具也使得灯具的重量不容忽视。为了节省金属材料的使用量,减轻个性化加工开模的工作量,针对亚克力材料的纳微布光设计成为一个崭露头角的研究方向。基于有机材料的加工优势和材料来源优势,在有机材料上进行不同结构的微结构设计,可以得到宏观上不同曲率曲面光分布的设计思路,结合微结构热塑或者微米压印技术有可能实现一张有机玻璃板实验多个单独设计的复杂曲面布光的设想。本文就是基于上述想法开展的一个光学设计和仿真。