[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。
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。
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。

[attachment=7909]

反射面简化：（整个模拟采用单色光）
[attachment=7910]

光源及其设定：
[attachment=7911]

光源Lamber分布（实际模型）：
[attachment=7912]

组合图：
[attachment=7913]
raytrace：

实际光斑照度分布：

[attachment=7914]

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）；
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。
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：
[attachment=7915]

光斑就是0.2M半径，比较准确。

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。

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。

疑惑：
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
赞 [kkcV5I- Z}StA0F_ 你的透镜有没有定义？ ?y@pRe$2 你是做灯杯的么？ (2)9TpE; 实际生产出来的是怎么样的？ %=eD)p7l- ~Nh7C b_ 记得版主是做过灯杯的 v]S8!wU 指点一下

suezl9	2007-04-26 09:30
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shogun

2007-04-26 10:38

我把透镜外边缘设置为发光面
然后运用配光曲线设置
配光曲线跟你的稍微有差别
[attachment=7923]

得到的照度分布：

[attachment=7922]

我的理解是，
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源，
加上透镜后形成不同的配光曲线

但是，不考虑透镜，
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？
将LED芯片表面进行设置？
透镜表面设置？

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 : ]=Q'1%
赞 @hPbD?)M
你的透镜有没有定义？ ok'1
你是做灯杯的么？ =|/b[Gd(
实际生产出来的是怎么样的？ lhU#/}Z
.......

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~

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。

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。

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
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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:
1.楼主在设计没有考虑反光杯的出射口径是为什么?
这样的Axis tilt会不会偏大?
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下?
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
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:
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
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
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
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。
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。
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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： 6!$S1z#wM 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）。

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。

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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