实现LED均匀照明的透镜设计

Feb.2012,总第133期现代显示Advanced Display 实现LED 均匀照明的透镜设计颜杰,叶兵

(合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009)

摘要:根据LED 光源的特点,定义朗伯光源和近朗伯光源的函数,提出一种LED 均匀照明的透镜设计方法。推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,采用MATLAB 求解该方程的数值解,可实现在目标区域内的均匀照明。

关键词:光学设计;均匀照明;朗伯光源;近朗伯光源

中图分类号:TN312+.8文献标识码:A

The Method of Lens Design for LED Uniform Illumination

YAN Jie,YE Bing

(School of Electronic Science and Physics,Hefei University of Technology,Hefei Anhui

230009,China)

Abstract:According to the characteristics of LED source,Lambertian source function and approximate Lambertian source function were defined,we proposed a method of lens design for LED uniform illumination.We formulated a lens design equation,and with the result of the equation by MATLAB,the uniform illumination at target area was obtained.

Keywords:optical design;uniform illumination;Lambertian source;approximate Lambertian source

文章编号:1006-6268(2012)02-0038-05

颜杰,叶兵:实现LED 均匀照明的透镜设计

引言

在现代城市生活中,LED 的应用随处可见,无

论是景观照明,交通信号灯还是家庭照明,都具有

节能这样一个共同的特点,另外其性能稳定、寿命

长等特点使得LED 的应用越来越广泛,LED 的市

场需求越来越大。现在国内LED 的发光效率最高

可达到142lm/W ,远远高于白炽灯,这使得LED

的应用领域得到了很大的拓展,LED 的照明设计

也随之有了很大的发展,不同的照明设计可以实现

不同的照明目的,光学成像设计一般是传统光学设

计所采用的方法,但是这种设计方法具有明显的缺

点,即在优化时需要设计人员具有丰富的经验而且费时费力,这让许多初学者无从下手。本文根据非成像光学设计原理,建立数学模型,对均匀照明设计方法进行理论推导,利用Tracepro 进行模拟仿真,可以实现在特定区域内的均匀照明。1朗伯光源和近朗伯光源在LED 的应用中,需要设计LED 的封装透镜光学结构,控制LED 的出光光束角,将其光束集中在一定的方向,于是便出现了不同的光束角,如2θ1/2为120°、90°、60°、30°等的LED 器件。收稿日期:2011-12-30技术交流38

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