用于大型广告灯箱的LED一次透镜设计与仿真

在矩形的LED大型广告灯箱的设计中,由于LED与二次透镜的装配问题易使光能浪费和配光效果不理想,且在圆形光斑的阵列叠加时,不易在目标面上形成矩形的均匀光场。基于能量守恒定律和网格划分法,设计了一款产生均匀矩形光斑的自由曲面LED一次透镜。根据能量守恒定律建立映射关系,且对LED光通量和目标面进行网格划分,并结合snell定律,迭代求解出一次透镜的曲面数据点。用Lighttools仿真分析了矩形光斑LED一次透镜阵列在高度为100 mm的目标面上的照度均匀性。结果表明:本文设计的LED一次透镜可产生尺寸为600 mm×200 mm的矩形光场,且在间距为300 mm×190 mm的LED一次透镜阵列中,目标面上的照度均匀度达到了91.54%,符合大型广告灯箱的设计标准。

LED均匀矩形光场一次透镜设计

根据发光二极管(LED)设备的光学结构,建立LED封装的数学模型,并给出相应的方程。对于具有均匀矩形光场的LED封装,利用四阶龙格-库塔法,借助Matlab求解出最终的微分方程式,得到其在x、y方向截面曲线的有关数据。然后通过相关软件的建模与仿真,可得到所需的LED均匀矩形光场一次透镜三维模型。该方法实用性强,适于在实际工程应用中广泛推广。

矩形光场LED一次透镜光学设计

定义LED器件的光学结构,建立LED封装的数学模型及其方程,运用龙格-库塔法在Matlab求解方程,获得具有矩形均匀照度光场的LED在x、y两个方向截面曲线的相关数据,在Solidworks中建立自由曲面模型,将模型导入Tracepro软件,通过Tracepro修改模型及光学仿真,得到希望的LED矩形光场一次透镜光学模型。

一次透镜封装的单片集成LED光源

在使用LED作为照明光源的过程中,光场作为LED应用中的关键因素,一般使用二次光学系统进行调控。但是二次光学系统一般设计复杂、体积大、重量重,随着LED光学封装系统朝着小型化方向发展,二次光学系统的应用将会变得困难。结合软件仿真和实验验证探索了用于单片集成发光二极管(MI-LED)的一次光学透镜的光场调控功能。研究结果表明,仿真和实验LED光源的光场几乎重合一致,所设计的一次透镜将LED光源的光束角从120°调控到48°~72°范围内。与未加一次透镜的LED光源相比,加一次透镜的LED光源具有更高的光提取效率和更均匀的空间光色分布。

关于LED灯具二次配光透镜材料的选用

LED作为第四代照明光源已被广泛应用于照明系统,文章主要针对LED照明系统中二次配光透镜的使用环境,材料属性,以及实际应用方面进行了阐述。

方形光场LED阵列透镜光学仿真设计

通过对LED一次透镜曲面的分析,建立了透镜表面的数学模型,经过计算得到相应的微分方程,运用龙格-库塔法计算得到透镜中心截面曲线的数据,再将此数据导入Soliworks当中得到中心曲线,之后,通过软件进行曲面扫描、镜像和缝合处理,得到相应透镜的三维模型,接着将该三维模型导入Tracepro中,并作相应的设置进行光学仿真得到所需正方形光场的图像和数据。最后,将设计好的透镜模型进行3×3的阵列设计得到最终的加强正方形均匀光场。