[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。
Wl=yxJu_(  
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。 gaNe\  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 A /c  
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描述:CPC设定如下：

图片:Shere_cpc_setting.jpg

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G#f3 WpD  
反射面简化：（整个模拟采用单色光） 7rbw_m`12-  

图片:Shere_cpc_reflective_setting.jpg

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w'_|X&@H  
光源及其设定： Z  eY*5m  

图片:Share_Source.jpg

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xT* 3QwK  
光源Lamber分布（实际模型）： SYQP7oG9oQ  

图片:Share_Source_dis.jpg

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0|K<$e6IH  
组合图： bQ 0Ab"+D  

图片:Share_combine.jpg

;gu4~LQw  
raytrace： *wX[zO+o  
z[Qe86L  
实际光斑照度分布： O[L#|_BnEO  
;o;ak.dTt  

图片:Share_IlluminanceMap.jpg

#u+qV!4  
}M"])B I  
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）； iqB%sIP  
      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。 lgK5E*^  
    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： hMvJNI6O  

图片:planeMap.jpg

  </5  
i
FcSz  
光斑就是0.2M半径，比较准确 。 .X)Wb{7  
E+e),qsbO  
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。 Btr>ek  
[h&s<<# D  
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。 20haA0s  
SS8$.ot  
疑惑： 2u5\t
p?8  
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 \UM&|yk:  
,z`D}<3  
你的透镜有没有定义？ Rg46V-"d,@  
你是做灯杯的么？ P
QYJnx}  
实际生产出来的是怎么样的？ 0yMHU[):~  
i-p,x0th  
记得版主是做过灯杯的 ZWjje6  
指点一下

不错 ZZ :*c"b:  
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我把透镜外边缘设置为发光面 8 K)GH:a  
然后运用配光曲线设置 zJUT<%[U  
配光曲线跟你的稍微有差别 pj3H4yCM:  

图片:22.JPG

)7P>Hj  
]y$/~(OW  
得到的照度分布： Q4S:/"*v8  
)/OIzbA3#  

图片:11.JPG

E0!0 uSg&  

_o+OkvhU  
我的理解是， N6S@e\*  
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源， =0;njL(7;  
加上透镜后形成不同的配光曲线 **1=|aa:  
!Bg
^-F:N  
但是，不考虑透镜， 5*90t{#  
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？ B_8JwMJu3  
将LED芯片表面进行设置？ el<[Ng[  
透镜表面设置？ )S#?'gt*  
)`gxaT>&l  
达人指教

引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : ;vk>k0S  
赞
你的透镜有没有定义？ +lf`Dd3  
你是做灯杯的么？ XF@34b5(  
实际生产出来的是怎么样的？ 0juP"v$C>  
.......

|a'$v4dCF  
Fd%JF#
Hk  
~eiD(04^r*  
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~ 7o7FW=^  
Y%(8'Ch  
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。 qR%as0;  
7Fzr\&  
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。 mMCd  
{t]8#[lo  
?+{_x^  
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  }+)q/]%  
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针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: Y44[2 :m
 
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? L3*HgkQQ  
这样的Axis  tilt会不会偏大? p@d_Ru  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? ]#'&x%m  
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 xo!2GPD.  
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: (L W2S;-  
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 "z*?#&?,  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ rX?%{M,xFw  
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 c+##!_[9  
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。 DyUS^iz~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。 34J*<B[Njo  
———————————————————————————————————————————————— FA%V>&;`  
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： Bc'Mj=>;  
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....