反射式LED二次光学系统研究

为了解决发光二极管(LED)应用于照明时光照不均匀的问题,运用非成像光学和几何光学的基本原理,推导了反射式LED二次光学系统的设计步骤,设计了LED二次光学系统,并对其光照均匀性进行了仿真。针对仿真显示的问题对设计步骤进行了改进,利用改进后的方法重新设计了二次光学系统,并利用光学设计软件对设计的光学系统进行了仿真。结果表明,这种二次光学系统能够达到均匀照明的效果。     

基于5630 TOP LED亚毫米级阵列式微型透镜的光学仿真

使用新型透镜提高LED取光效率是LED封装的研究热点之一。以亚毫米级阵列式微型透镜封装5630TOP LED为研究对象,利用光学仿真软件TracePro,考察了不同尺寸的阵列式圆锥透镜、半椭球透镜和半圆球透镜对LED取光效率的影响。仿真实验结果表明在优化条件下,5630TOP LED的取光效率可提高10.7%,光分布均匀。该仿真结果对下一步亚毫米级阵列式透镜的设计与制造有实际指导意义。     

基于LED的光动力疗法光源设计北大核心CSCD

根据离体细胞光动力疗法实验研究对光源的基本要求,设计了一种基于LED的新型光源。以卟啉类光敏剂为应用对象,采用波长为627nm的LED作为光源,利用TracePro对多个LED组成阵列光源后的光分布进行数值模拟,优化LED阵列的排列方式和间距,并对LED阵列光源进行二次光学设计。在数值模拟的基础上,设计并成功开发了应用于离体细胞光动力疗法实验研究的LED光源样机。测量结果表明:LED光源辐照在标准细胞培养板区域内的平均功率密度为13.7mW/cm2,照度均匀性达到90%,可以满足离体细胞光动力疗法实验研究对光源的基本要求,有望得到推广应用。     

六边形LED芯片的出光效率模拟研究

近年来,人们对LED的出光效率和出光的效果进行了大量的研究和改进。有研究机构做出了六边形的LED芯片,实践中在光学性能、出光效率和成本上比传统的LED芯片有较大的优势。因此利用TracePro仿真软件对不同形状的LED芯片进行模拟,并通过对比验证仿真结果的正确性和仿真方法的可行性。仿真结果表明,六边形芯片的LED模型在光线扭曲和暗点的问题上比传统芯片的LED模型得到了明显的改善,照度均匀性得到明显的增强,光能的输出效率上也有一定的提高。对比两种芯片的LED模型在当下比较常见的封装模式下的光学性能,结果表明六边形芯片的LED模型在光强或均匀度上都要好于正方形芯片的LED模型。     

基于LED大功率扩展光源的二次光学设计

在目前的低碳环境下,LED照明光源逐步替代传统光源,但是由于其本身结构和自身特点,要进行高效的光能利用与照明,必须进行适当的光学设计以便改善光能分布。笔者首先阐述了LED的光学特性及二次光学设计,其次对LED大功率扩展光源的二次光学设计进行了深入探讨。     

基才LED大功率扩展光源的二次光学设计

在目前的低碳环境下，LED照明光源逐步替代传统光源，但是由于其本身结构和自身特点，要进行高效的光能利用与照明，必须进行适当的光学设计以便改善光能分布。笔者首先阐述了LED的光学特性及二次光学设计，其次对LED大功率扩展光源的二次光学设计进行了深入探讨。     

用于LED的微透镜阵列的光学性能研究

功率发光二极管(LED)的发展迫切需要提高取光效率,微透镜阵列的二次光学设计是改善其光强分布的有效途径.建立了一种大功率LED的封装结构,二次光学设计采用了微透镜阵列技术,运用光线追踪法研究了这种封装结构的光学性能.分析结果表明,利用微透镜阵列技术能显著改善LED的光学性能,改变其光束分布,将LED的照度衰减降低12%以上,从而得到更加均匀的照明系统.     

一种LED路灯透镜的二次光学设计与研究

LED的二次光学元件设计对LED路灯的配光及光学输出效率至关重要。文章针对大功率LED在路灯上的应用,基于选定的LED进行了一种用于LED路灯的自由曲面二次光学透镜的设计,并采用光学软件进行仿真。结果表明,采用非对称自由曲面二次光学元件可以实现LED路灯的矩形配光,采用这种LED模组组成的路灯便于结构设计、电源安装,不同功率的LED路灯只需要增加不同数量的LED模组即可。此种设计可以在很大程度上提高LED路灯的效率,提高路面照明的均匀度。     

采用TracePro进行中红外气体检测系统的光路结构设计

大多数气体分子在3～5 μm的中红外区都有基本振动吸收谱带,采用中红外半导体光电子器件进行气体浓度的检测,具有灵敏度高、准确性好,稳定、可靠等优点.TracePro软件是一套普遍用于杂散光分析、照明系统分析以及光学系统分析的光线设计和仿真软件.采用TracePro软件设计了一个用于中红外气体检测系统的反射式双光程结构,并采用TracePro软件对光学设计进行了仿真与分析.通过TracePro的分析检查出设计中存在的缺陷与不足,对设计进行调整与修改,得到最优化的光学结构.     

基于微纳结构的光学诱饵仿真设计研究

传统的光学诱饵构成复杂，装载要求较高，为此设计了具有较高反射性能的简单微结构的光学诱饵。首先，通过TracePro光学仿真软件，对玻璃微珠结构、截角角锥结构和立方角锥结构三种不同结构进行反射率的仿真，筛选出最符合光学诱饵高反射率要求的结构。然后，通过对不同尺寸单元微结构的反射仿真，确定光学诱饵的单元微结构尺寸。最后，通过对入射角度偏转对反射率影响的仿真，验证反射结构是否满足光学诱饵的要求。结果表明，立方角锥反射结构更符合光学诱饵的设计要求。     

用于LED光源准直的紧凑型光学系统设计

设计了一种光学系统,用于发光二极管(LED)光源准直,并通过TracePro软件仿真进行了验证。该系统采取了折射和反射式自由曲面的组合,使LED光源的发散角从70°减少到约4°,效率在约85%,系统的高度为7.65mm,口径为8.73mm。分析了折射和反射的最佳分界角区域是41°～45°,最佳分角比例因子是0.4～0.5。     

Design of White LED Energy-saving Street Lamp

An energy-saving light-emitting-diode（LED） street lamp was conducted, Based on the simulation by optical software TracePro, a physical street lamp system including 600 white LEDs was achieved. This system was operated under a constant current of 20 mA for each unit, and the electric power consumption of the whole lamp was only 42 W. Experimental results demonstrated that the total average illuminance reached 8.8 lx and the overall uniformity was 0. 370 for a 30-m-long and 10-m-wide test area at a height of 8 m, which is fully acceptable for the current standard for sub-main road.     

Optimized Design of LED Daylight Lamp Lighting System

In order to meet the requirements of indoor illumination, a LED daylight lamp model was designed, it can replace traditional fluorescent lamp without insteading additional power supply establishment. The optical properties of the model were simulated using optical analysis software. Its luminous efficiency is about 30.4 lm/W, and the illuminance is about 38 lux when the distance is 1.5 m between the center of the model and measured spot. With the theoretically-optimized design of LED model, experiments based on the results of the optimal simulation in the laboratory were conducted to verify the performance of the proposed LED model, it reaches a power factor of about 0.8 at 6 W. The simulation results are very similar with the measured values. It is testified that simulative method is one of the effective tools for LED lighting optical design.     

Computer Modeling and Simulation Evaluation of High Power LED Sources for Secondary Optical Design

Proposed and demonstrated is a novel computer modeling method for high power light emitting diodes（LEDs）. It contains geometrical structure and optical property of high power LED as well as LED dies definition with its spatial and angular distribution. Merits and non-merits of traditional modeling methods when applied to high power LEDs based on secondary optical design are discussed. Two commercial high power LEDs are simulated using the proposed computer modeling method. Correlation coefficient is proposed to compare and analyze the simulation results and manufacturing specifications. The source model is precisely demonstrated by obtaining above 99% in correlation coefficient with different surface incident angle intervals.     

可见光通信中菲涅耳透镜仿真设计与优化

可见光通信是一种在白光LED技术上发展起来的新兴光无线通信技术,具有发射功率高、无电磁干扰等优点。相比常规透镜,在可见光通信系统的光接收天线上,使用菲涅耳透镜可以降低成本,减小透镜厚度和接收焦距。本文利用Zemax软件对菲涅耳透镜进行了设计、仿真与优化,首先分析了透镜设计技术要求,提出了基于菲涅耳透镜的设计与仿真方法及参数设置,然后对几类透镜进行了仿真与性能分析,在此基础上进行了透镜设计优化。结果表明,在光垂直入射且探测器尺寸为1.5×1.5mm2情况下,可保证F数＜1,并得到优化的透镜结构和参数,使集光效率达到90%,为基于菲涅耳透镜的天线设计提供了理论与应用基础。     

激光在高压检测设备中的应用

描述了一种用激光光源驱动的光电式电流互感器，它由四部分组成：第一部分是传感头，它将被测电流信号转换成频率调制信号；第二部分是光纤传输和光电转换器，从传感头输出的频率调制信号驱动装在高压端的发光二极管，进而转换成光脉冲信号；第三部分是信号处理电路，把调频信号还原成被测电流；第四部分是工作电源，它通过光电池提供积分电路和压频转换器的工作电压。模拟试验结果表明它有很好的测量精度。     

LED筒灯散热器正交试验优化设计研究

为了达到降低大功率LED筒灯制造成本同时又保证散热能力的目的,采用正交试验法优化设计了散热器。分析了散热器基板直径、基板厚度、翅片厚度、翅片间距、翅片高度和翅片轮廓直径等6个因素对散热器重量与LED温度的影响。然后利用CFD热仿真软件对LED筒灯散热器进行建模与散热仿真,最终得出了一个较为理想的优化结果。仿真与实验测试数据结果表明,采用优化后散热器的LED温度较优化前略有下降,但散热器重量降幅超过30%,实现了较好的优化目标。     

LED阵列发光特性仿真和对比分析

LED正逐步替代传统卤素光源应用于机场助航灯,跑道警戒灯作为防止飞机入侵跑道的重要助航灯,针对其发光特性要求,提出对环形和方形LED阵列中心照度和发光角度研究。首先给出单LED光源在目标平面中心照度和发光角度的计算方法。其次在满足均匀排布的前提下,构造上述两种阵列,利用Matlab仿真在不同目标距离下对应的中心照度、发光角度及光斑半径的变化规律,并采用最小二乘法进行曲线拟合。最后通过光学软件TracePro进行追迹模拟仿真。结果表明:随目标距离的增大,两种阵列中心照度逐渐减小,光斑半径和发光角度逐渐增大,当目标距离小于8m时,两种阵列发光特性存在差异,环形阵列的中心照度较大,方形阵列发光角度较大,随着目标距离的增大,两种阵列的发光特性逐渐趋于一致。以4C级机场为例,分析得出上述两种阵列对A型警戒灯均适用,B型警戒灯适于采用方形阵列。     

荧光层形状对大功率白光LED光学性能的影响

为确定荧光层形状对大功率白光LED光学性能的影响,对蓝光LED发光晶片激发黄色荧光粉产生白光的荧光涂布工艺进行了研究。分别通过大面积点胶、晶片表面点胶和保形荧光胶涂布工艺制得白光LED样品,利用积分球和角度测试机对白光LED的光学性能进行测试,结果表明,保形荧光层白光LED的色温、光强分布和发光角度等光学性能优于大面积点胶和晶片表面点胶白光LED的光学性能。     

发光二极管在光学辐射测量中的应用及进展

发光二极管(LEDl是一种半导体固体发光器件,在可见一近红外波段的光辐射测量和光电探测器的定标中,显示出高辐射亮度、高电光转换效率、可组合调配光谱分布、发光性能稳定等独特优点,可作为辐射度学、光度学和色度学研究的新型参考光源.同时因为体积小、功耗低,它在卫星遥感器的星上定标等领域正在获得越米越多的应用.简要综述近年来发光二极管在光辐射测量中的应用以及国内外这一领域的进展,展示了其广泛的应用前景.