LED射灯透镜的光学设计与仿真(3)
时间:2018-10-19 11:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1.4 文献综述 本次设计涉及到CPC建模和LED射灯透镜的光学设计，因此主要查阅了有关设计方面的软件书本。 首先查阅了Zemax和Tracepro设计的入门指导书熟悉了在设计中的基础使用方法及其基本的语句架构，光学设计等。让我了解了开发人员可以根据自己的设计开发出不同的建模语句，建立不同的XML文件。 其次本文结合Zemax软件对CPC的相关参数进行了分析和推导，给出了理论计算公式，使之在ZEMAX软件实现了建模.该方法为CPC设计提供了数学依据，通过建模验证了该方法的可行性;有效的提高了设计效率.实验结果表明，该方法设计的优化结果能够极大的提高LED灯具的光学效率，当旋转15°时，灯具光学效率提高了12Lm/W以上.该方法为提高LED灯具光效提供了一个简单可行的方法，有效的推动了LED在照明领域的发展. 2 论文主要研究内容与原理 设计原理： 整个复眼TIR透镜由中心凸透镜、全反射透镜和复眼透镜三部分组成，其中凸透镜控制LE D小角度出光部分使其准直出射，全反射透镜控制LE D大角度出射光部分准直，复眼透镜最终控制出射光的发散角。 2.1 LED光源选择 目前贴片式LE D封装种类较多，适合射灯光源应具备以下特征: a光效高、封装热阻小。射灯一般要求光通量较高，且灯具体积较小，散热能力有限，因此需要光效较高的LED光源。 b. 发光表面尽量为圆形。采用TIR透镜对LED配光，容易产生LE D成像现象，如果LED发光表面为矩形，其光斑也有可能成为等比例放大的矩形光斑，不美观。 c. LED封装体积尽量小。LED体积与透镜体积之比越小，光学设计越容易，透镜内部的杂散光越少，出光效率越高。 d. LED性价比高。射灯作为常用灯具整体成本不宜过高，因此LE D选型应充分考虑价格因素。 2.2 中心准直透镜设计 由成像光学中费马原理可知，对于有限距离的物点0经折射面成像于()’点，则光程OO’为一常数气光源LED (0)芯片发出的小角度范围内的光线经过透镜折射后平行出射，如图1所示，此时成像(l)点于无限远处，O和O’的等光程条件如下所示: (1) ,式中:n为透镜折射率。由以上分析可知，以()点为原点，()A为Y轴，OC为X轴建立直角坐标系，将(1)式转换为数值方程，并定义边界条件OA , OC,n，利用数值迭代法，可算出凸透镜的母线上各点的坐标值。 2.3 全反射透镜设计 如图2所示，LED大角度出射光线首先θ人射到P点(X1, Y1)，经过透镜内壁的折射再以α角度出射，人射到透镜外边界上的Q点(X，Y）发生全反射，最终光线沿竖直方向出射。其中内壁与竖直方向平行，Q点处法线与水平方向夹角为β，最终出射光线与口点处法线夹角为α+β，全反射透镜母线在Q点处的切线与竖直方向夹角为L (责任编辑：qin) |