lightools光学设计报告.ppt

BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd Light tools 光 学 设 计 王磊 江苏激蓝科技有限公司 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd. BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd Contents 简介 一次配光优化 LED色温优化 背光的网点设计与优化 应用举例 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd Light tools应用领域 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 完美的光学设计解决方案 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd LED研发中的光学设计 随着技术水平的不断提高，目前照明市场对LED以及LED相关照明产品的光学特性要求越来越多，并且越来越细。 如： –最大光通量和光转化效率(lm/W) –符合用户要求的光强分布(lm/Str) –色温和色彩均匀程度 –LED灯具的光能综合利用率( %,从灯具中发出的或照明目标接收到的光能除以从LED出来的光能) 因此，为了提高光利用率，色温等，光源的一次配光，色温优化，二次配光尤为重要。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 一次配光 主要介绍基于LED封装颗粒中的一次配光应用与优化，此方案同样可应用在照明中的光源设计制造中。 基于光学设计后的实验与生产，可以借助计算机的辅助功能使产品从试验到投入生产效率得到快速提高，做到事半功倍。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 一次配光光学设计 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd K2 LED封装一次配光举例 Luxeon K2原厂数据 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd ?光强分布为朗伯体 ?光通量：17.6 lm ?最大光强5.04 cd Light tools光学设计目标 设计目标 设计一款新的K2 LED的光学封装结构，使之具有高方向性的光强分布 设计要求 –总的光通量不能减小太多 –能简易替换现有光学元件 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 初始设计 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 主光学元件初始结构 结构：由复杂的曲线旋转得到的实体 材料：PMMA 光学表面特性：定义为Fresnel losses 优化变量：共9个 –每条曲线有4个变量，共两条曲线 –光学元件的边缘高度作为另一变量 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 设计目标的优化 采用LightTools内置的“准直函数”（collimate）作为该例的评价函数 –原理是将所有落在接受面上光线的余弦值一致化； –利用蒙特卡罗（Monte Carlo simulation）光线追迹的结果； –每次模拟19,000根光线，得到38,000个评价参数（每根光线有2个余弦值）。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 优化前的光强分布 初始结构中的每个变量都是半随机选择的； ?最初，有将近6lm的光能通过主光学元件从后面出射； ?总的光通量是17.9lm，是由于光元件阻止了部分原来被反射吸收的光线； ?最大光强3 cd； ?但光强分布明显还未达到最优。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 在Light Tools中模拟10,000,000条光线追迹后的光强分布图 优化结果(一) 经过优化后,从LED出来的光得到了很好地准直； ?17.5lm的光通量全部向前发射，比原来的朗伯体只少一点； ?轴向的光强是91.6cd –是原来朗伯体的18倍， –是优化初始结构的30倍。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd 优化结果(二) 最终优化的主光学元件比初始结构高一点； 但曲线的形状还是和初始结构一样。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Ltd Conclusion 经过上述优化，LED的一次光学设计使其效率和光强分布方向性提高了很多，因此光学设计是非常重要。 现阶段很多光源生产商在LED设计中应用的光学设计方式都是凭借自身经验或者仿照国外已成熟技术，自我创新设计能力非常差，这是国内公司发展滞后的瓶颈。 BEX Technologies(Jiangsu) Inc.,Lt