对led照明系统的光学设计 LED光学设计

LED照明的光学设计的基本知识主要分析的光学部分：LED光源、反射杯、透镜等。所需参数：LED光源：光通量、光强度分布、外形尺寸。反射杯：反射率、吸收率、镜面反射或漫反射、外形尺寸等材料表面特性。透镜：折射率、透光率、表面特性、外形尺寸。LED照明光学系统具体分析LED光源：主要的光强度分布形式（1）通常在角度要求大（>120度）中使用，在光线分布均匀的照明系统、例如台灯、路灯或一些夜景工程上使用。（2）在通常具有反射杯或二次透镜的系统中，角度请求较小（<30度），光线请求相对集中。也可以用于只要求侧光的系统、矿物质灯、手电筒、路灯等特殊发光角度的要求。（3）在通常具有反射杯或二次透镜的系统中，像投光灯那样的角度请求很小（30秒63:60度）。（4）一般不添加二次镜头，而在系统角度下进行60？要求100度。反射杯的光学分析：我们常见的反射杯有两种，反射杯的形状和开口尺寸直接影响整个系统的出光角度，即光强度分布曲线。根据光的反射规律，可以容易地判断一个光源通过反射杯之后的大致的出光状况。举几个例子来看，下面的图是相同光源的相同三个光线不同反射杯之后的出光状况。根据上图可知，反射杯形状不同，开口不同，最后的出射光也大不相同。因为用同样的道理换成不同的光源的话，最后的出射光也大不相同，所以制作LED照明系统的时候，特别要注意反射杯的选择和光源和反射杯的组合。透镜光学分析：正透镜（凸透镜）——对光有聚光作用，其特征：中央厚，边缘薄，常见的是：双凸透镜、平凸、正弯月型等。负透镜凹透镜——对光有发散作用，其特征：中央薄，缘厚，常见的是双凹透镜、平凹、负弯曲月型等。镜头焦距公式：n（（r2-r1）+（n-1）d（将镜头的两个曲率半径分别设为r1、r2，将折射率设为n，将中心厚度设为d），得到覆盖透镜的焦距后，调整光源和透镜的位置可以达到我们的设计要求。在光源和透镜的位置固定的情况下，为了满足设计要求必须选择适当的光源和透镜。LED照明光学设计示例使用我们之前模拟的光源，添加反射杯来进行实际模拟。我们的要求是LED光源加上反射杯，在距离1米的地方会出现相对均匀的斑点，斑点的直径是150mm左右。首先，从模拟结果来看，（1）光源发出30000根光线，但是接收屏幕只有11999根光线，存在很多光线无法到达接收屏幕的问题。解决方法：希望尽可能多的光线集中在接收屏幕上。那个会减小系统整体的发光角度。右下角是光强度分布图，我们必须要把半值角进一步缩小，使光更加集中。具体方法：（1）改变光源的位置（2）更换光源（3）更换光源反射杯（4）增加镜头应注意的问题1、反射杯的选择。2、材料特性：反射杯的反射层材料特性。3、光源部分的制作。4、明确设计要求和目标。