[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。 ^ZeJ[t&!#  
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。 *V^ #ga#A  
现在就要看这个想法和实际结果差异是什么。 GOy%^:Xd  
WKM)*@#,  

描述:CPC设定如下：

图片:Shere_cpc_setting.jpg

t G.(flW,  
&-yGVx  
反射面简化：（整个模拟采用单色光） V3N0Og3  

图片:Shere_cpc_reflective_setting.jpg

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光源及其设定： .lG5=Th!
 

图片:Share_Source.jpg

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OX@UH d  
M(q'%XL^  
光源Lamber分布（实际模型）： ^n.WZUk  

图片:Share_Source_dis.jpg

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Ov/3  
组合图： )ukpJ z""  

图片:Share_combine.jpg

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raytrace： ;;s* Ohh  
#Doq P:  
实际光斑照度分布： 5r{;CKKz
 
!<@J6??a}s  

图片:Share_IlluminanceMap.jpg

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al9.}  
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）； xG&SX#[2  
      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。 R>@uY(>dJ  
    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： &O\(;mFc  

图片:planeMap.jpg

<3X7T6_:@  
oS,I~}\kQ  
光斑就是0.2M半径，比较准确 。 ~:Uwg+]j  
8[%Ao/m  
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。 ;!@EixN-YH  
0o&MB Dp  
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。 7sNw  
>k7q g$  
疑惑： N)8HR9[!  
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 R! s6% :Yg  
rd|uz4d  
你的透镜有没有定义？ !7B\Xl'S  
你是做灯杯的么？ wt}9B[  
实际生产出来的是怎么样的？ 7Ob*Yv=[  
:B*}^g  
记得版主是做过灯杯的 "](6lB1Oe  
指点一下

不错 zRl~^~sY  
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我把透镜外边缘设置为发光面 fCAiLkT,C[  
然后运用配光曲线设置 -OZ 5vH0  
配光曲线跟你的稍微有差别 oj.A,Fh  

图片:22.JPG

5R$G(Ap_  
H2gj=krK  
得到的照度分布： +y+"Fyl  
 I 1d0iU  

图片:11.JPG

UAS@R`?
cI  
0:Xxl76v4  
我的理解是， 5vzceQE}  
实际情况下，LED芯片是lambertian的光源， F^aR+m  
加上透镜后形成不同的配光曲线 I&c ~8Dw  
FaT
a(3$%  
但是，不考虑透镜， 9D\4n  
对于简化LED模拟，如何设置与事实最相符？ }Y(]6$uS  
将LED芯片表面进行设置？ 3{%LS"c  
透镜表面设置？ Qq-"Cg@-/  
4S0>-?{  
达人指教

引用第1楼shogun于2007-04-25 17:11发表的  : 3XiO@jzre  
赞
你的透镜有没有定义？ 2g*
J  
你是做灯杯的么？ M/PFPJ >`  
实际生产出来的是怎么样的？ ^_I} x)i*@  
.......

I0AJY )R  
qJ!Z~-hS  
LgmvKW|  
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~ |4)  
yDb'7(3-  
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。 qVjWV$
j  
;P&y,:<m:  
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。 $$i.O}  
=6FUNvP#8  
I|oT0y&  
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  @YvO
oTyb  
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针对楼主的材料我有几点看法,想和大家探讨: M`,~ mU  
1.楼主在设计没有考虑反光杯的 出射口径是为什么? iq#b#PYA  
这样的Axis  tilt会不会偏大? sRVIH A,  
2.对于反光杯体的长度楼主是如何确定的?能否探讨下? 6\7ncFO3  
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 BC>=B@H0  
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: h+.{2^x  
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 z2gk[zY&  
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Th[f9H%  
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 qL$a c}`  
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。 \?>Hu v  
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。 CQ7{1,?2  
———————————————————————————————————————————————— {%)s.5Pfw  
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： dF0,Y?  
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....