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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。 $KP&#;9  
这个设定的目标,是将LED视为一个发光面(按LED的实际尺寸),要求系统在1M外形成一个0.2M半径的光斑。 thE9fr/  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 ,}NTV ~  
s(r4m/  
[attachment=7909] {HFx+<JG  
BKYyc6iE  
反射面简化:(整个模拟采用单色光) ,vAcri 97  
[attachment=7910] U.Y7]#P:  
`A-  
光源及其设定: ]Qe"S>,?`  
[attachment=7911] FuG;$';H75  
6MLjU1  
光源Lamber分布(实际模型): w: mm@8N  
[attachment=7912] F^5\w-gLY  
ARG8\qU  
组合图: )_6W@s  
[attachment=7913] [GcW*v  
raytrace: DcE4r>8B  
yJ ;Qe_up  
实际光斑照度分布: | /n  
p6ryUJc6  
[attachment=7914] I+31:#d  
6h0}ZM  
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); I1I-,~hO  
      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。 $EzWUt  
    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: 0E)M6 jJ  
[attachment=7915] A2 $05a$%  
<~S]jtL.j:  
光斑就是0.2M半径,比较准确 。 hE<Sm*HU  
u'T-}95 V  
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。 }$ Kd-cj+  
/!qP=ngw9  
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。 7 D{%  
}Yc5U,A;  
疑惑: e3?z^AUXm  
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
>?6HUUQ  
:Gew8G  
你的透镜有没有定义? >]o>iOz;]  
你是做灯杯的么? B#cN'1c  
实际生产出来的是怎么样的? @4]{ZUV  
%0Qq~J@Lu  
记得版主是做过灯杯的 #on ,;QN  
指点一下
suezl9 2007-04-26 09:30
不错 CxSh.$l  
分享经验~~~~顶
shogun 2007-04-26 10:38
我把透镜外边缘设置为发光面 yvnDS"0<  
然后运用配光曲线设置 `r-3"or/$  
配光曲线跟你的稍微有差别 `zB bB^\`W  
[attachment=7923] GLX{EG9Z  
)dh`aQ%N "  
得到的照度分布: :8HVq*itS  
eTay/i<-  
[attachment=7922] sZEa8  
 nF<xJs  
我的理解是, Bf6i{`!G  
实际情况下,LED芯片是lambertian的光源, 9X +dp  
加上透镜后形成不同的配光曲线 9!kp3x/`  
&]shBvzl^  
但是,不考虑透镜, 7upWM~H^  
对于简化LED模拟,如何设置与事实最相符? pLys%1hg  
将LED芯片表面进行设置? #9F>21UU  
透镜表面设置? 9NNXj^7  
L]u^$=rI  
达人指教
bezalel 2007-04-26 13:41
引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : 0fn*;f8{XJ  
!c1M{klP  
你的透镜有没有定义? <lWj-+m  
你是做灯杯的么? kS=nH9  
实际生产出来的是怎么样的? sR[!6[AA  
.......
a]xGzv5  
`b]wyP  
h]+;"v6 /  
我的芯片所采用的发光分布,就是上面提供的那个表格,实际测量的~ (Y8 LyY  
w6)Q5H53)  
后来,透镜又用了 折射率1.4的PMMA,当然这样的方法我认为不对,但是加了透镜以后光分布变化很小。 Yf~Kzv1]*  
LExm#T`  
正如我前面讲的,如果我要把LED光源看为一个面,那么现在我就用与透镜底面同等面积圆板做发光表面~~然后该发光面采取实际测量的LED分布数据,近似Lamber但不标准了~~其结果就是我第二个模拟图。 Lo#G. s|  
oP%5ymL%J  
8q9ATB-^>  
现在手头上有一些灯杯的活在做,尝试一些不同的方法~这个CPC还没有做手板。我现在最困难的是确保镀层精度,常常发生因为镀层太差以至于光斑出现意外~~~经验还不足啦
optics 2007-05-04 12:42
不错  #ojuSS3  
分享经验~~~~顶
yajunsoos 2008-03-14 19:14
针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: _q4O2Fx0  
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? h6^|f%\w*i  
这样的Axis  tilt会不会偏大? 1"75+Q>D  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? O-K*->5S  
3.对于LED,找一款仔细研究下,它的外部是块晶体状物质,漫射体类物质 EU%v |]  
发光真正位置是其下面的块状部分;在Trancepro中我曾对LED光源多种类型模拟: 1[u{y{9 q  
点光源,一般性球面光源以及雷同楼主式的面光源,,,,最终其配光曲线更加接近楼主所示的 (d D7"zQ  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ PnInsf%;  
本人以前做成像光学设计,最近开始做些聚光器相关产品设计,经验缺乏的紧,希望得到达人指点,在此多谢了 M j6,VD9L  
我的邮箱是:yizhiplay@163.com                            谢谢,希望高手指教.
xiyin0825 2008-05-30 10:47
1. 我覺得把LED看成一個發光面,尺寸为透镜大小,配光用远场的配光分布,比较准确,因为以芯片为光源,配光哪怕为理想的lembertian分布,你模拟的LED透镜和真实的LED封装系统还是有差异的,所以打到CPC上的光线走向与真实是有差异的,这正是版主为什么第一次模拟出来的结果不是很准确的原因。 KYJP`va6k  
2. 至于发光面的位置位于何处,我觉得应该从LED配光测试时候的原点定位入手,如果给出的配光是为LED的基座作为原点测试的,仿真是发光面的位置就应该是LED基座的位置,如果配光测试以透镜作为原点的,发光面的位置就应该是LED透镜的位置。 strM3j##x  
———————————————————————————————————————————————— oH?:(S(  
本人初进LED领域,发表愚见,望高手指教,谢谢!!
xiyin0825 2008-05-30 10:54
再请教斑主一个问题,望赐教: {FKr^)g  
在tracepro里,CPC的焦点和长度是如何定的,特别是有角度偏宜和边缘焦距的时候?
blueboy123 2009-03-06 16:02
好....
fangxiao 2009-03-19 22:15
谢谢谢谢 找的就是这个
ld.otpcs 2009-12-11 16:28
对于远场说定义晶片还是透镜半径大小为发光面都是一样的 ,但是对于反光杯和透镜的模拟就有不同,这一点大家可以自己验证一下(同一反光杯,同一位置,改变发光面大小)。 s(5hFuyg  
   8IQ}%|lN  
我在模拟时发现有的LED,比如说灏天和亿光的LED,荧光粉要比晶片大,这时用晶片大小模拟就会有偏差,所以总体感觉应该以荧光粉的大小作为发光面的大小。并且晶片或荧光粉的高度都会对模拟有影响。 <N$Hb2b  
!#W>x49}  
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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