[讨论][抛砖引玉] 基于LED的CPC聚光模拟 [复制链接]

前面shogun提出了一些CPC的理论。在这里，我用新一代光源LED和作为非成像光学器件的CPC完成一个模拟，目的是探讨一种设计简化：在不用计算环带光通的前提下，基于标准的Lamber分布型LED的模拟输出分布同理论（string method）设计的差异。希望有经验的朋友指教。 s3~lT.  
这个设定的目标，是将LED视为一个发光面（按LED的实际尺寸），要求系统在1M外形成一个0.2M半径的光斑。 M9!HQ   
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 ?3nR  
G9Y#kBr  

描述:CPC设定如下：

图片:Shere_cpc_setting.jpg

f$+,HB  
l n{e1':$"  
反射面简化：（整个模拟采用单色光） 4]yOF_8h  

图片:Shere_cpc_reflective_setting.jpg

?{/4b:ua  
SQ44  
光源及其设定： wP6Fl L  

图片:Share_Source.jpg

_2hS";K  
[<2<Y  
光源Lamber分布（实际模型）： s%qF/70'  

图片:Share_Source_dis.jpg

[BWNRC1  
O[I\A[*  
组合图： *AG#3
16  

图片:Share_combine.jpg

48:>NW  
raytrace： `7[EKOJ3g  
,=UK}*e"  
实际光斑照度分布： rX4j*u2u  
U}6B*Xx'  

图片:Share_IlluminanceMap.jpg

b<a4'M  
]"t@-PFX<  
问题和结论：从照度图上来看，光斑均匀度是比较好的（没有具体计算-_-，麻烦）； N/Z2hn/m  
      当初设定CPC的接收角满足1M外光斑半径0.2M，现在看来只有0.1M。。。。后来发现，这个结果之所以差异那么大，是因为我在这里把此CPC的exit port半径设定为LED透镜的半径了~也就是说，我已经默认LED的发光面半径是透镜半径。 B|R@5mjm  
    后来把光源换掉，用一个真正适合CPC exti port大小的平板光源，也是Lamber分布，来模拟，结果： =T-&j60  

图片:planeMap.jpg

?j40} B]]d  
.LZwuJ^;  
光斑就是0.2M半径，比较准确 。 0O9Ni='Tn  
9f2UgNqe9  
所以这里就发现了一个和LED模拟有关的问题：LED（大功率）的发光模型，当要把它视为发光面时，其大小不应该是透镜，可能应该是芯片。 4[.oPK=i  
<D:.(AUeO  
CPC在处理平面光源时，其输出光斑均匀度是有希望达到照明要求的，具体现在还没有计算出来。 1M}5>V{  
V,mw[Hw  
疑惑： ZX>AE3wk  
象这样的CPC，纵然在聚光率上表现不错（C=5），截止角大（78.7度）。但是其加工工艺，特别是镀膜、阳极氧化上有没有特别的难度？希望大家展开讨论。

赞 o$#G0}yn  
23c 8  
你的透镜有没有定义？ gLE:g5v6  
你是做灯杯的么？ Jll-`b 1  
实际生产出来的是怎么样的？ rf?qdd(~cH  
b\3Oyp>  
记得版主是做过灯杯的 ,eTUhK  
指点一下

不错 t"= E^r  
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我把透镜外边缘设置为发光面 D|e uX7b  
然后运用配光曲线设置 H."EUcE{  
配光曲线跟你的稍微有差别 j@SQ~AS  

图片:22.JPG

j`~Ms>  
M luVx'  
得到的照度分布： Tk5W'p|
6f  
l)Crc-:}4j  

图片:11.JPG

.(^ ,z&  
Cj{1H([-  
我的理解是， ,n3a gkPO>  
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源， "Y~:|?(@-  
加上透镜后形成不同的配光曲线 [n \2
  
S7/eS)SQR  
但是，不考虑透镜， 4\Tl\SZ?  
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？ XCU7xi$d  
将LED芯片表面进行设置？ 2E}*v5b,  
透镜表面设置？ 0=AVW`J  
7Rd'm'l)  
达人指教

引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : 7UVzp v  
赞
你的透镜有没有定义？ ]:Nsf|C0  
你是做灯杯的么？ ~Y|*`C_)  
实际生产出来的是怎么样的？ <}<zgOT[1!  
.......

>8WP0Qx/  
k1{K*O$e  
|=`~-i2W  
我的芯片所采用的发光分布，就是上面提供的那个表格，实际测量的~ %s|}Fz->  
Y }$/e  
后来，透镜又用了 折射率1.4的PMMA，当然这样的方法我认为不对，但是加了透镜以后光分布变化很小。 nD`w/0hT<  
K 1 a\b"  
正如我前面讲的，如果我要把LED光源看为一个面，那么现在我就用与透镜底面同等面积圆板做发光表面~~然后该发光面采取实际测量的LED分布数据，近似Lamber但不标准了~~其结果就是我第二个模拟图。 9x>d[-#y:J  
g;qx">xJ`o  
6p?,(  
现在手头上有一些灯杯的活在做，尝试一些不同的方法~这个CPC还没有做手板。我现在最困难的是确保镀层精度，常常发生因为镀层太差以至于光斑出现意外~~~经验还不足啦

不错  9 7GV2]-M  
分享经验~~~~顶

针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: QEz?w}b*  
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? 7 n8"/0kc:  
这样的Axis  tilt会不会偏大? b\yXbyjZ3.  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? >,F bX8Zz  
3.对于LED,找一款仔细研究下,它的外部是块晶体状物质,漫射体类物质 z\K"Rg~J  
发光真正位置是其下面的块状部分;在Trancepro中我曾对LED光源多种类型模拟: yXSFjcoB  
点光源,一般性球面光源以及雷同楼主式的面光源,,,,最终其配光曲线更加接近楼主所示的 ^hc!FD  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~  .E`\MtA  
本人以前做成像光学设计,最近开始做些聚光器相关产品设计,经验缺乏的紧,希望得到达人指点,在此多谢了 ~Sj9GxTe  
我的邮箱是:yizhiplay@163.com                            谢谢,希望高手指教.

1. 我覺得把LED看成一個發光面，尺寸为透镜大小，配光用远场的配光分布，比较准确，因为以芯片为光源，配光哪怕为理想的lembertian分布，你模拟的LED透镜和真实的LED封装系统还是有差异的，所以打到CPC上的光线走向与真实是有差异的，这正是版主为什么第一次模拟出来的结果不是很准确的原因。 @.$|w>>T  
2. 至于发光面的位置位于何处，我觉得应该从LED配光测试时候的原点定位入手，如果给出的配光是为LED的基座作为原点测试的，仿真是发光面的位置就应该是LED基座的位置，如果配光测试以透镜作为原点的，发光面的位置就应该是LED透镜的位置。 I'A_x$ib6  
———————————————————————————————————————————————— e?0l"  
本人初进LED领域，发表愚见，望高手指教，谢谢！！

再请教斑主一个问题，望赐教： $ `ov4W  
在tracepro里，CPC的焦点和长度是如何定的，特别是有角度偏宜和边缘焦距的时候？

好....