LED照明产品光学设计.ppt

* １、LED阵列模组＋光学系统＋灯罩；２、LED阵列模组＋光学一体化灯罩；３、集成光源＋一体化大透镜 * * * * 4 标杆评测光学设计部分测试结果分析 4.1 光效评估 4.2 光色质量评估 4.3 对配光设计的评估 4.4 对耐候性的评估 LED标杆指标 指标1 灯具光效 指标2 色温 指标3 路面光效 指标4 均匀性 指标5 环境比 指标6 20lux平均照度下单位面积功率 指标7 耐候性 指标7-1 高低温 指标7-2 潮态耐久性 指标7-3 开关测试 指标7-4 浪涌测试 指标3-1 单位功率平均照度 指标3-2 单位功率平均亮度 指标3-3 眩光 指标4-1 照度均匀度 指标4-2 纵向亮度均匀度 LED标杆评估范围 光色质量 评估 光效评估 对耐候性 的评估 对配光 设计的 评估 评估范围 LED标杆评估范围与标杆指标、指标权重间的关系 光效评估 指标1 灯具光效 指标3-1 单位功率平均照度 指标3-2 单位功率平均亮度 指标6 20lux平均照度下单位面积功率 光色质量评估 指标2 色温 对配光设计的评估 指标3-1 单位功率平均照度 指标3-2 单位功率平均亮度 指标6 20lux平均照度下单位面积功率 指标4-1 照度均匀度 指标4-2 纵向亮度均匀度 指标5 环境比 对耐候性的评估 指标7 耐候性 26.67% 6.67% 6.67% 13.33% 4.44% 6.67% 6.67% 13.33% 6.67% 6.67% 2.23% 20.00% 影响比重：42.3% 影响比重：53.3% 影响比重：20% 共同影响比重：26.67% 内容提要 2、 光学设计案例讲解 1、LED路灯光学结构演变历程 透镜的设计流程 确定设计目标 根据设计方向进行初步设计：根据光学原理，设计光线控制思路 编写程序，构建曲面中的控制点和控制线（母线）；将控制点、线利用3D建模软件构建模型 利用光学模拟软件对所建模型进行光线追迹，评估样品的光效，光斑均匀度等参数，提取配光曲线 调整和优化，达到设计目标 利用DIALux模拟在实际照明环境中光斑的分布情况，照度亮度的均匀的等指标 光学设计的辅助工具 数学计算软件——MATLAP 、Excel 3D建模软件——Rhinoceros 、Pro/Engineer 光学模拟软件——TracePro 、Lightools 灯光照明设计软件——DIALux 设计实例：Flood light泛光灯 照明要求 被照物体：墙面 照亮面积：高6m，宽1~4米 灯具位置：离墙1m，垂直照射，仰角35° 光通量：单灯2400lm 照度要求：要求光在被照墙面上有均匀的照度分布 照明特点： 属于单侧的投射灯，纵向方向的光分布是非均匀的，要求光纵向集中分布在上方，且光线均匀过渡 单盏高压钠灯洗墙灯完成的设计效果 第一步：确定设计目标 目标配光曲线水平方向对称，垂直方向非对称 以下将根据单透镜泛光灯的设计来详细介绍设计与优化的过程 设计对象：Cree XPE LED 光源尺寸如下图所示，要保证内表面尺寸必须大于光源尺寸。  设计目标1：光效系统最大光强45 ° 接收面零点以上平面的光通量为81.371lm，占总平面的81% 设计目标2：射到上半平面的光通量占总光通量的81% 第一步：确定设计目标 第二步：确定总体光学结构 备选方案1：非对称结构透镜 可行性：纵向方向上的非均匀光分布决定了单透镜必须使用具有内外表面的非对称结构 实施特点：单透镜结构较为复杂，设计困难，开模难度大 装配简单 备选方案2：透镜+反射杯 可行性：利用反射杯来实现光的单侧分布 实施特点：反射杯和透镜均曲面简单易开模 反射杯的精度要求高，实现难度大 需要分别装配透镜与反射杯，容易引入误差 + 外表面 内表面 = 确定的设计思路 利用3D建模软件（Rhinoceros）构建透镜模型 第三步：设计并建模 外表面 内表面 利用光学模拟软件（TracePro）进行光线追迹 把透镜模型代入到TP中，设置透镜材质为PC，建立光源，设定光源发光表面光通量为100lm，建立接收面，进行光线追迹。如下图所示 第四步：模拟 第五步：系统优化——评估光斑质量，光效等 TracePro模拟所得光斑光效为90.419