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1、LED 光学 South China,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 2,LED 初级光学,每个 LED已经有一个初级光学设计 让最大的光从芯片出来 提供LED的出光角 如果光线的角度不符合特殊的应用，二次光学设计就有必要去改变这些,出光角,初级光学设计,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 3,LED 二次光学,二次光学设计用来改变LED的光线输出，这样设计出来灯具能够符合要求,二次光学的基本作用: 分散: 把出光发散开 聚合:把光线聚合到更小的范围.,二次光学,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 4,LED 二
2、次光学,扩散：把光线扩散到更广的角度,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 5,聚集: 把宽的光线聚集成更窄的光线,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 6,特殊光学要求(如路灯等): 把LED发出的朗伯光线转变为特殊分布的光线,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 7,当H=10m,照在10*25m区域内的光为50%。 均匀度为0.36,裸灯圆形光斑,矩形均匀光斑,当H=10m,照在10*25m区域内的光为71%。 均匀度为0.6,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 8,基本光学类型,LED基本
3、光学类型 可以分类如下 反射 透镜 反射和透镜的结合 一般说来，透镜比反射镜更有效的改变光形,Spillover,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 9,反射镜,使用反射表面去改变光形 反射镜的最大作用是矫正光线 反射镜有一个大的开口，而且有一些光线不能达到表面（溢出） 溢出的光学围绕在中心光线的四周 反射镜容易制备且相对便宜,反射镜的形状决定光形 抛物线形状的反射镜从焦点收集光线后转化成平行光线 非球面的轮廓能够在大范围内矫正光线, 提供普通的泛光照明 反射镜能够控制光线数量的大小跟光源与反射镜的相对尺寸成正比 反射镜越大，光形控制越好 光源尺寸越小，反射镜越能更好
4、控制光线,溢出角计算,全溢出角: 2 * spillover =arctan (D / 2) / L),10,Copyright 2010, Cree, Inc.,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 11,LED 加反射镜,单纯依靠反射镜有可能得不到目标光形,1. 硅胶透镜； a. 因为硅胶耐温高（也可以过回流焊），因此常用直接封装在LED芯片上； b. 一般硅胶透镜体积较小，直径3-10mm ； 2. PMMA透镜 a. 光学级PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯，俗称：亚克力） b .塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；透光率高（3mm厚度时穿透率93%左右）
5、；缺点：耐温70%（热变形温度90度）； 3. PC透镜 a. 光学级Polycarbonate（简称PC）聚碳酸酯 b. 塑胶类材料，优点：生产效率高（可以通过注塑完成）；耐温高（130度以上）；缺点：透光率稍底（87%）； 4. 玻璃透镜 光学玻璃材料，具有透光率高（97%）耐温高等特点，缺点：易碎、非球面精度不易实现、生产效率低、成本高等。,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 12,LED透镜的材料种类,TIR 透镜：Total Internal Reflection Lens:,TIR 透镜管理直接和反射的光线,13,Copyright 2010, Cree,
6、 Inc.,管理直接和反射的光线 在光线出系统前，光线通过至少2个表面 在小的尺寸下依旧有效 相对反射镜价格昂贵,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 14,多芯片LED TIR透镜,通过TIR透镜能够在对照度有特殊要求中得到很好的应用,+,OK,Good,二次光学器件厂商,Copyright 2010, Cree, Inc.,光学模型和模拟工具,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 16,目前已有光学软件能够有效的进行LED光学模拟和设计 Photometric viewer Lighting Design software Optical D
7、esign software,容易,复杂,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 17,pg. 17,初始光源模型,,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 18,打开IES文件,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 19,照明设计软件-DIALux （FREE）,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 20,DIALux Example,DIALux Example,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 21,DIALux Example,Copyright 2010, Cree
8、, Inc.,pg. 22,DIALux Example,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 23,其它软件：AGI,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 24,光学设计软件,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 25,通常使用以下光学软件进来LED二次光学建模和设计： ASAP, LightTools, TracePro, FRED, Zemax and Photopia etc., 有些设计软件具备自动的优化功能，能够更好的进行LED二次光学设计,光源 表面光源 体积光源 光线情况 光谱参数 高斯 黑体 自定义 空间
9、，角度，体积分布,分析 光度或照度 光强 亮度（空间或角度） 颜色 色度，显指，色温，光谱能量分布，,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 26,Photopia Software,导入TP建立面光源,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 27,光线追踪模拟,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 28,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 29,描点建立光源文件,生成IES文件,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 30,自动优化功能,定义变量和边界条件 定义参数和目标 得到优化的结果,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 31,Copyright 2010, Cree, Inc.,pg. 32,小结,二次光学设计目的是为了改变LED发光角和光强分布以满足灯具应用需求 某些光学材料会使Cree Xlamp光源色温(色坐标)等发生变化 在设计或选择CREE LED时请了解系统的光学分布 每个光学厂家的制造技术和成本有所不同 CREE 将提供整套的LED应用光学解决方案,