侧入式无导光板LED平板灯设计

针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高、设计流程繁琐等缺点设计了一种无导光板的LED平板灯。利用复合抛物面反光杯(CPC)将LED阵列发出的光束汇聚并投射在出光面板上,并通过掠射和叠加的方法实现了出光面板的照度均匀性。进一步采用Taguchi实验方法进行设计,并借助Tracepro软件仿真分析,将影响该灯具最大照度和照度均匀度的因子进行研究与分析,同时运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,进而优化灯具的各项结构参数,设计出一款均匀度95.87%、最大照度39 870 lx无导光板LED平板灯。结果表明:该平板灯的效果达到甚至超过目前市面上的LED平板灯,并且其无导光板的设计可以在很大程度上降低LED平板灯的生产成本;此外,将Taguchi方法引入平板灯的设计简化了设计流程。     

一体化封装的LED仿真

以自主研发的一体化封装LED为模型,使用光学模拟软件TracePro对该模型的配光进行仿真。为了优化该模型的光强分布及出光率,对比分析了不同反光杯张角及透镜形状对LED配光性能的影响。仿真结果表明:反光杯张角及透镜形状对LED的光强分布及出光率均有较强影响。45°反光杯张角有着较好的光强分布。添加透镜可以提高出光率,扁平透镜可以达到较高的出光率。45°反光杯张角加半球形透镜在光强分布与出光率上取得均衡。     

高出光率LED模组基板结构研究

针对带有常规的第一类反光杯的基板结构因受限于封装引线键合工艺而反光杯尺寸较小的情况,通过光学理论分析了其存在反射光线不完全的问题,提出在LED模组芯片间开设第二类反光结构的解决方案。并基于光学分析软件Tracepro的仿真研究,验证了其有效性。在此基础上设计了新型包含两类反光杯的基板结构,最高可使LED模组出光效率和中心光强与没有开反光杯的情况相比提升近23%和38%。     

多反光杯LED封装技术的应用研究

为满足LED光源在照明领域的需求,LED封装技术需要解决光源稳定性和出光效率两大问题。在分析传统LED封装技术的基础上,提出一种新型的封装方式——多反光杯LED封装,即在传统LED基板上设计并制作多个光学反光杯,并将LED芯片封装在这些反光杯中。研究发现采用该封装方式,不仅使得光源具有良好的稳定性,而且可以保持较高的出光效率。该封装方式具有设计灵活以及使用方便的特点。     

LED灯具散热建模仿真关键问题研究

有限元流体热分析软件(CFD)常被用于对LED灯具散热进行建模仿真,与散热相关的参数分析、计算与设置等问题是影响仿真精度的关键因素。综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题,并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明,该方法对室内照明LED灯具能进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对LED灯具开发设计具有重要参考价值。     

照明用大功率LED射灯散热建模研究

散热问题是LED灯具成为新一代照明光源亟待解决的关键问题之一。提出一种LED灯具散热建模方法:选用LED射灯作为代表产品进行散热建模研究,采用三维造型软件建立LED灯具产品三维模型,然后导入有限元流体热分析软件(CFD)进行热仿真。研究散热仿真过程中的热阻设置、热量载荷计算和边界条件设定等关键问题,并求解LED射灯的工作温度分布情况;将仿真分析结果与实验室测试数据进行对比分析研究。研究结果表明,运用该方法可以对室内照明LED灯具进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对灯具开发设计具有重要参考价值。     

面向绿色照明的大功率LED面板灯的光学设计与性能分析

针对现有LED室内照明灯具近场平面照度分布不均匀,眩光及散热问题,提出一种面向绿色照明的大功率LED面板灯结构。该结构灯具的配光设计基于非成像光学理论,通过对LED阵列排布方式的选择和排布距离的计算,来达到照度的均匀性。根据排布距离计算每颗LED坐标,导入光学仿真软件建模仿真,结果表明该面板灯的照度均匀度达到86.6%。最后对实际灯具的光学性能进行检测,证明其各项性能参数均满足室内照明要求,为今后大功率LED照明光学设计提供了有价值的数据。     

基于分布光度计测试实验的LED二次光学仿真

以LED为研究对象,利用TracePro光学仿真软件和LED分布光度计对其进行光学仿真和光学实验研究,并通过对比验证仿真结果的正确性和仿真方法的可行性。研究结果表明,实验结果和仿真结果吻合,将仿真方法用于LED的光学研究切实可行。利用TracePro对大功率LED的二次光学设计结构进行了仿真,仿真结果表明该LED的二次光学设计结构使LED的光学性能得到了极大的改善,配光效果更理想,光照均匀性更好。     

基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计

根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律,以上边缘点为初始点,逐一迭代得母线上各点坐标,旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%,且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定,该结构可使LED光源用于大范围照明。     

用于LED准直的TIR透镜与反光杯效果研究

为了对比TIR(Total Internal Reflection)透镜和自由曲面反光杯用于LED(Light-Emitting Diode)光源准直的效果,基于TracePro分别仿真LED光源在相同口径的TIR透镜和反光杯下的有效射程和光斑直径,对比相同口径的TIR透镜和反光杯下的准直特点.研究结果表明,随着口径的增加,射程均有所增加,光线形态经历三个阶段,对应光斑有三种形态,即矩形形态、复峰形态和驼峰形态;光源经过反光杯后的光斑直径更小且存在滞后效应;LED光源经过TIR透镜后的射程更远,但相差较小;当光斑口径过大时,两种光学系统均形成光环.