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bezalel 2007-04-25 11:08

[抛砖引玉] 基于LED的CPC聚光模拟

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。 9k>=y n  
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。  <E&"]  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 HxH=~B1"P  
2wG4"  
[attachment=7909] lEv<n6:_  
rSfvHO:R  
反射面简化:(整个模拟采用单色光) z@S39Xp==  
[attachment=7910] z;En Ay{9  
Eq?d+s>  
光源及其设定: yS:1F PA$_  
[attachment=7911] Z<0+<tt  
5&*B2ZBzH  
光源Lamber分布(实际模型): ew cgg  
[attachment=7912] V2?&3Z) W  
g$ oe00b  
组合图: xiPP&$mg  
[attachment=7913] f@a@R$y  
raytrace: ku}I; k |  
hq^@t6!C\m  
实际光斑照度分布: \LS+.bp%  
[#R<Z+c  
[attachment=7914] XK5qE"  
s GP}>w-JZ  
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); R'q:Fc  
      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。 _('KNA~  
    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: H-,RzL/  
[attachment=7915] -f-2!1&<3h  
21BlLz  
光斑就是0.2M半径,比较准确 。 pQ Y.MZSA  
mJ|7Jc  
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。 k98}Jx7J)"  
^f,('0p- >  
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。 [af<FQ{  
K>`7f]?H*e  
疑惑: #?z 1cgCg  
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。
shogun 2007-04-25 17:11
WM}bM] oe  
t'EH_ U  
你的透镜有没有定义? ;mLbJT   
你是做灯杯的么? fx QN  
实际生产出来的是怎么样的? m dC.M$  
"]nbM}>  
记得版主是做过灯杯的 *S.2p*Vd  
指点一下
suezl9 2007-04-26 09:30
不错 ?~a M<rcZ  
分享经验~~~~顶
shogun 2007-04-26 10:38
我把透镜外边缘设置为发光面 '* +]&~b  
然后运用配光曲线设置 <&o `T4  
配光曲线跟你的稍微有差别 q*ZjOqj  
[attachment=7923] 1px:(8]{  
5}R /C{fs  
得到的照度分布: eP3)8QC  
MQQ!@I`  
[attachment=7922] J|Lk::Ri  
$2^V#GWo  
我的理解是, Z8=4cWI~;  
实际情况下,LED芯片是lambertian的光源, &Sc}3UI/F  
加上透镜后形成不同的配光曲线 d& @KGJ  
kvdzD6T 9  
但是,不考虑透镜, m4n J9<-  
对于简化LED模拟,如何设置与事实最相符? w<awCp  
将LED芯片表面进行设置? ,7pO-:*g  
透镜表面设置? I,AI$A  
%t\`20-1<  
达人指教
bezalel 2007-04-26 13:41
引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : `ivr$b#  
0sq/_S  
你的透镜有没有定义? bs]ret$?(q  
你是做灯杯的么? Eln"RKCt}9  
实际生产出来的是怎么样的? bsPwTp^  
.......
qEf )TW(  
cCU'~  
C|W_j&S65  
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~ X<(h)&E  
:H\6wJ  
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。 _hMVv&$  
#0L :h ?L  
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。 CQ"IL;y  
f<WnPoV  
"`,PLC  
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
optics 2007-05-04 12:42
不错  _ZD)#?  
分享经验~~~~顶
yajunsoos 2008-03-14 19:14
针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: &N*S   
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? klUxt?-  
这样的Axis  tilt会不会偏大? Fm,A<+l@u  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? Y#{KGVT<  
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 b3EW"^Ar  
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: v[r:1T@  
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 VuJth  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 68)z`JI|<)  
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 / vje='[!  
我的邮箱是:yizhiplay@163.com                            谢谢,希望高手指教.
xiyin0825 2008-05-30 10:47
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。 Lvv`_  
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。 F.PD5%/$q  
———————————————————————————————————————————————— u/ y`M]17  
本人初进LED领域,发表愚见,望高手指教,谢谢!!
xiyin0825 2008-05-30 10:54
再请教斑主一个问题,望赐教: 9qwVBu ;  
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?
blueboy123 2009-03-06 16:02
好....
fangxiao 2009-03-19 22:15
谢谢谢谢 找的就是这个
ld.otpcs 2009-12-11 16:28
对于远场说定义晶片还是透镜半径大小为发光面都是一样的 ,但是对于反光杯和透镜的模拟就有不同,这一点大家可以自己验证一下(同一反光杯,同一位置,改变发光面大小)。 I^M3>}p  
   0gO2^m)W  
我在模拟时发现有的LED,比如说灏天和亿光的LED,荧光粉要比晶片大,这时用晶片大小模拟就会有偏差,所以总体感觉应该以荧光粉的大小作为发光面的大小。并且晶片或荧光粉的高度都会对模拟有影响。 9Wx q  
S][: b  
以上纯属个人经验,不保证一定准确...
mgwywxs 2009-12-28 18:08
谢谢谢谢   这是我想要的
oxfocean 2010-06-24 15:43
这个设计看起来不错的
懒懒的天 2011-01-05 10:53
这块砖抛的好,我得好好研究下。。。
streamers 2011-01-05 19:03
正在尝试当中,特别是CREE   XR-E的光源,很难做出理想的光杯,在CREE官网下载的IES文件,应用于TP中,是不是在芯片的表面,如果是,那没LED的透镜又如何设置,如果像前几位所讨论的,用配光曲线,设置在透镜上,那么抛物线的焦点如何与发光点重合?达到聚光效果,希望前辈们多给点指导,qq:179212561
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