基于复合抛物面集光器的LED教室灯具的配光设计

为了对LED教室灯具配光,建立了复合抛物面集光器配光系统。分析了LED光源发光特性,阐明了对LED光源进行二次配光的必要性。建立了三维复合抛物面集光器(CPC)模型,并由边缘光线原理计算得出三维复合抛物面集光器(CPC)模型各参数与最大出射半角θm的关系,分析了θm的制约因素。由阅读灯照度均匀度要求,确定了复合抛物面集光器(CPC)模型各参数的值,在光学分析软件Tracepro中建立了CPC模型,将LED光源置于其焦平面上,结合教室桌面与灯具距离,模拟了基于CPC配光的LED教室灯具的照度分布。试验结果表明,CPC配光系统最大出光半角为30°时,光照均匀度超过0.7,满足建筑照明设计标准GB 50034-2004对阅读照明的要求,该灯具有效光通可达95%以上。

基于朗伯型反射微结构的LED室内照明光源设计

提出了一种基于朗伯型反射面的LED间接照明系统,即LED光源出射的光全部通过朗伯型反射面反射后再照射目标区域,该系统具有光源亮度均匀、灯具效率高等优点,很好地解决了高亮度LED点光源给室内照明带来的眩光问题。首先提出了一种能够很好逼近朗伯反射面的复合型微结构表面,并通过Lighttools光学仿真对其分布参数进行了优化,使最终结果在不同光线入射角的情况下,都具有较理想的余弦反射特性。在此基础上,设计了整体光学系统,使其实现了近180°范围的角度亮度的均匀性和高达84.7%的灯具效率,验证了间接照明方法的可行性。

一种LED均匀照明的透镜设计

由于LED发射光强的逐渐提高,许多照明系统使用单颗LED作为光源就可以满足不同场合的需求。通过对LED的发光特性的分析,提出了一种以单颗LED作为光源的均匀照明透镜的设计。首先由Snell定律和能量守恒定律构建出满足设计条件的透镜的数学方程,运用MATLAB进行编程解出该方程,再使用Pro/E对求解出的坐标点进行拟合来得到透镜模型,最后用Trace Pro将得到的透镜模型进行光线追击,通过得到的照度图可知最终达到在规定区域内均匀照明的需求。

3D打印机LED固化面光源设计

紫外光LED在3D打印、印刷、油墨固化等行业光固化领域具有广泛的应用.本文针对近场情况下光固化3D打印机面光源照度均匀度差、辐照强度低等问题,基于几何光学和能量守恒定律,采用透镜表面离散点和LED面光源照度函数的迭代方法,提出并设计了一种提高紫外光LED阵列照度均匀度的透镜方案.

Micro-LED的应力与远场调控研究综述

结合国家推进的政策,分析了目前Micro-LED的巨大市场需求,以及最近几年大型企业对Micro-LED的大力投资。然后分析了Micro-LED芯片的发展动态,概括出目前Micro-LED用于显示或者光通信所遇到的巨大技术难题,包括量子效率随着Micro-LED尺寸的减小而急剧减小以及普通尺寸LED的朗伯远场光分布随着Micro-LED尺寸的减小而不再符合。针对这两个技术难点分析了其原因,量子效率低下的原因主要是侧壁损伤和应力导致的内量子效率低下,Micro-LED不再符合朗伯分布的原因是因为随着Micro-LED的减小,发生全反射的光的急剧减少导致的非朗伯分布。最后针对目前的难点提出了一种新的解决方案,通过侧壁牺牲层和应力调节层来实现。

基于Lambert-Beer理论与人工神经网络的混合荧光粉发射光谱预测

针对由钇铝石榴石基、硅基氮氧化物和氮化物混合制备的三元高显色荧光粉体系,采用修正Lambert-Beer模型结合BP(back propagation,BP)人工神经网络的方法实现了任意比例混合荧光粉体系的发射光谱预测。首先,通过修正Lambert-Beer模型计算出3种荧光粉以任意比例混合后的发射光谱比例系数;其次,采用BP人工神经网络对比例系数进行训练和预测;最后,实现3种荧光粉混合后发射光谱的预测并通过实验测量验证。研究结果表明:比例系数预测值与理论计算值之间的误差可以控制在5%以内;通过BP神经网络预测的发射光谱图谱与试验测量图谱符合程度较好,两者的均方根误差RMSE和色度差异Δxy较小,平均值分别为0.019和0.0016。