[讨论][抛砖引玉] 基于LED的CPC聚光模拟 [复制链接]

前面shogun提出了一些CPC的理论。在这里，我用新一代光源LED和作为非成像光学器件的CPC完成一个模拟，目的是探讨一种设计简化：在不用计算环带光通的前提下，基于标准的Lamber分布型LED的模拟输出分布同理论（string method）设计的差异。希望有经验的朋友指教。 9F^rXY.  
这个设定的目标，是将LED视为一个发光面（按LED的实际尺寸），要求系统在1M外形成一个0.2M半径的光斑。 XKq}^M&gy  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 ?yqTLj  
96$qH{]Ap  

描述:CPC设定如下：

图片:Shere_cpc_setting.jpg

*nh.&Mv|  
RY]Vo8  
反射面简化：（整个模拟采用单色光） O A9G] 8k  

图片:Shere_cpc_reflective_setting.jpg

-N]%)Hy  
4q7hL  
光源及其设定： $-:j'e:j  

图片:Share_Source.jpg

/Sag_[i  
h (1 }g/  
光源Lamber分布（实际模型）： 1SYBq,[])  

图片:Share_Source_dis.jpg

L&2 Zn{#`  
2PSt*(  
组合图： a9CK4Kg  

图片:Share_combine.jpg

DNN60NX 5Q  
raytrace： s,|s;w*.  
x.OCE`  
实际光斑照度分布： _;1H2o2f  
(;o/2Q?  

图片:Share_IlluminanceMap.jpg

aJi0!6oy  
gZD,#D.hR  
问题和结论：从照度图上来看，光斑均匀度是比较好的（没有具体计算-_-，麻烦）； m"CsJ'\ors  
      当初设定CPC的接收角满足1M外光斑半径0.2M，现在看来只有0.1M。。。。后来发现，这个结果之所以差异那么大，是因为我在这里把此CPC的exit port半径设定为LED透镜的半径了~也就是说，我已经默认LED的发光面半径是透镜半径。 _PR><L_  
    后来把光源换掉，用一个真正适合CPC exti port大小的平板光源，也是Lamber分布，来模拟，结果： <!r0[bKz@  

图片:planeMap.jpg

}L1-2  
P}Ud7Vil;l  
光斑就是0.2M半径，比较准确 。 X( H-U q*(  
^Q'^9M2)  
所以这里就发现了一个和LED模拟有关的问题：LED（大功率）的发光模型，当要把它视为发光面时，其大小不应该是透镜，可能应该是芯片。 /?,c4K,ap  
hnbF}AD  
CPC在处理平面光源时，其输出光斑均匀度是有希望达到照明要求的，具体现在还没有计算出来。 (3>Z NTm  
C;&44cU/]  
疑惑： R} #6  
象这样的CPC，纵然在聚光率上表现不错（C=5），截止角大（78.7度）。但是其加工工艺，特别是镀膜、阳极氧化上有没有特别的难度？希望大家展开讨论。

赞 D/$$"AT  
p+;[i%`  
你的透镜有没有定义？ *0 0K3  
你是做灯杯的么？ Q'ok%9q!p  
实际生产出来的是怎么样的？ \v'\ Ea~  
FD&"k=p+X  
记得版主是做过灯杯的 $1h,<$5H  
指点一下

不错 ]0VjVU-  
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我把透镜外边缘设置为发光面 %"2;i@  
然后运用配光曲线设置 #Z'r;YOzs  
配光曲线跟你的稍微有差别 Vf67gux  

图片:22.JPG

q;dg,Om  
$"d< F3k  
得到的照度分布： U*.Wx0QM  
+mReWf:o  

图片:11.JPG

wzr3y}fCe  
jt?937{  
我的理解是， s3+^q  
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源， ,4bqjkX5q  
加上透镜后形成不同的配光曲线 qRXb9c  
6]=$c<.&  
但是，不考虑透镜，  a=<l}`*  
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？ H\OV7=8  
将LED芯片表面进行设置？ T+_pmDDN  
透镜表面设置？ nu1s
 
qSRE)C=)  
达人指教

引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : :J|t! `  
赞
你的透镜有没有定义？ *Uvh;d{  
你是做灯杯的么？ :"Vfn:Q  
实际生产出来的是怎么样的？ W'l &rm@  
.......

2R:I23[#B  
PNwXZ/N%  
ZT>?[`Vgc  
我的芯片所采用的发光分布，就是上面提供的那个表格，实际测量的~ _`4jzJ*  
)/BI
:)  
后来，透镜又用了 折射率1.4的PMMA，当然这样的方法我认为不对，但是加了透镜以后光分布变化很小。 ?!R Z~~d  
!;";L5()  
正如我前面讲的，如果我要把LED光源看为一个面，那么现在我就用与透镜底面同等面积圆板做发光表面~~然后该发光面采取实际测量的LED分布数据，近似Lamber但不标准了~~其结果就是我第二个模拟图。 YGRv``(  
J7FCW^-`3  
S2/6VoGE  
现在手头上有一些灯杯的活在做，尝试一些不同的方法~这个CPC还没有做手板。我现在最困难的是确保镀层精度，常常发生因为镀层太差以至于光斑出现意外~~~经验还不足啦

不错  `~zY!sK  
分享经验~~~~顶

针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: +b<q4W  
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? &X0qH8W  
这样的Axis  tilt会不会偏大? W'f{u&<  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? C
]22 [v4  
3.对于LED,找一款仔细研究下,它的外部是块晶体状物质,漫射体类物质  2=X\G~a  
发光真正位置是其下面的块状部分;在Trancepro中我曾对LED光源多种类型模拟: iHKWz)0  
点光源,一般性球面光源以及雷同楼主式的面光源,,,,最终其配光曲线更加接近楼主所示的 {1H3VSYq  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 2rS|V|d  
本人以前做成像光学设计,最近开始做些聚光器相关产品设计,经验缺乏的紧,希望得到达人指点,在此多谢了 dA;f`Bi;Q  
我的邮箱是:yizhiplay@163.com                            谢谢,希望高手指教.

1. 我覺得把LED看成一個發光面，尺寸为透镜大小，配光用远场的配光分布，比较准确，因为以芯片为光源，配光哪怕为理想的lembertian分布，你模拟的LED透镜和真实的LED封装系统还是有差异的，所以打到CPC上的光线走向与真实是有差异的，这正是版主为什么第一次模拟出来的结果不是很准确的原因。 W~ 6ii\  
2. 至于发光面的位置位于何处，我觉得应该从LED配光测试时候的原点定位入手，如果给出的配光是为LED的基座作为原点测试的，仿真是发光面的位置就应该是LED基座的位置，如果配光测试以透镜作为原点的，发光面的位置就应该是LED透镜的位置。 aBX^Wd  
———————————————————————————————————————————————— (h
NSzG\  
本人初进LED领域，发表愚见，望高手指教，谢谢！！

再请教斑主一个问题，望赐教： v#EXlpS  
在tracepro里，CPC的焦点和长度是如何定的，特别是有角度偏宜和边缘焦距的时候？

好....