[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。 R`76Ae`R8  
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。 #_2V@F+,  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 ?uU0NKZA  
Te[[x
hTyw  

描述:CPC设定如下：

图片:Shere_cpc_setting.jpg

[l-zU}u&v  
Rb#Z'1D'G  
反射面简化：（整个模拟采用单色光） @Sq=#f/=  

图片:Shere_cpc_reflective_setting.jpg

fX[,yc;  
7Kk rfJqN  
光源及其设定： <j ;HRm  

图片:Share_Source.jpg

(PsA[>F  
nd3]&occ  
光源Lamber分布（实际模型）： ZNOoyWYi5  

图片:Share_Source_dis.jpg

M0=ZAsN  
Q,#M 0  
组合图： g~FB&U4c  

图片:Share_combine.jpg

6|T{BOW!d  
raytrace： **! lV]/  
)P|%=laE8  
实际光斑照度分布： X2M<DeF:  
])m",8d&T  

图片:Share_IlluminanceMap.jpg

0a8nBo7A-X  
;cp-jY_U  
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）； )tFFa*Z'  
      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。 Se0/ysVB  
    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： d2.n^Q"?3  

图片:planeMap.jpg

k`oXo%  
Y0s^9?*  
光斑就是0.2M半径，比较准确 。 ;jX_e(T3m  
vbDw
2  
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。 ^3=8*Xr  
oYJ&BPuA'  
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。 k\ I$ve"*  
Zr}`W\  
疑惑： 5Hr(9
)  
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 Q96g7[  
Ae ue:u>  
你的透镜有没有定义？ {F@;45)o  
你是做灯杯的么？ fi bR:8  
实际生产出来的是怎么样的？ A]H+rxg  
1"v;w!uh  
记得版主是做过灯杯的 +s[(CI.b  
指点一下

不错 /OxF5bN2  
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我把透镜外边缘设置为发光面 q-!m|<Z  
然后运用配光曲线设置 #v~5f;[AAs  
配光曲线跟你的稍微有差别 wiFckF/  

图片:22.JPG

SgY>$gP9S  
i^gzl_!  
得到的照度分布： leyX: +  
ZM)a4h,kcm  

图片:11.JPG

EL+}ab2S  
35,SPR  
我的理解是， s\ ~r 8  
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源， N*$Q(K  
加上透镜后形成不同的配光曲线 tZ6KU11O  
a2g15;kM  
但是，不考虑透镜， \?GMtM,  
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？  oR5
`-  
将LED芯片表面进行设置？ )fC^h=Qp  
透镜表面设置？ ^ 5UIbA(  
_y8)jD"  
达人指教

引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : a[t2TjB  
赞
你的透镜有没有定义？ ku?i[Th  
你是做灯杯的么？ $%sOL( r  
实际生产出来的是怎么样的？ CxwZ$0  
.......

X_"TG;*$  
Nno*X9>~  
L%N|8P[  
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~ ` 8.d  
A<AZs~f  
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。 up`!r;5-  
LiiQ;x  
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。 M"5,8Q`PkI  
Eiwo==M  
3C2L _ K3  
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  T/uj5pMG  
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针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: +P81&CaY  
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? gI<TfcC  
这样的Axis  tilt会不会偏大? $9j\sZ
j&  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? '
eZUNX  
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 vc5g4ud  
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: m "h{HgJd  
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 "i(k8+iK  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ G!uoKiL  
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 tc.R(F96  
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。 !MOVv\@O  
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。 `<cB 6  
———————————————————————————————————————————————— (i^{\zv  
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： u%3D{Dj  
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....