LED封裝光源光學設計的研究現(xiàn)狀

摘 要： 為了提高LED封裝光源照明系統(tǒng)的光照效率和照明空間顏色的均勻性， 并根據(jù)不同的應用環(huán)境照明系統(tǒng)的光形進行控制， 對 LED封裝光源照明系統(tǒng)進行光學設計及設計方案的優(yōu)化必不可少。 本文針對目前LED封裝光源中的點光源、 擴展光源以及自由曲面光學設計的研究現(xiàn)狀進行分析， 并對LED 封裝光源光學設計的發(fā)展趨勢進行了探討。

關鍵詞：LED封裝光源； 光學設計； 自由曲面透鏡

引言

目前， 進行光學設計后的LED封裝光源， 在照明領域的應用中具有無法比擬的優(yōu)點， 適合于各種照明場合。LED封裝光源的光學設計分為一次光學設計和二次光學設計。 一次光學設計是指對LED芯片封裝過程進行光學設計， 利用折射、 反射、 折射和反射混合等方式對LED封裝光源進行光學設計及優(yōu)化， 提高LED芯片的出光效率。 二次光學設計是指對LED封裝光源的具體應用進行光學設計， 主要是在一次光學設計的基礎上， 對光學反光杯、 光學擴散板及光學透鏡的設計， 提高了LED照明系統(tǒng)的質(zhì)量。

LED封裝光源光學設計包括單顆芯片或多顆芯片組合一起封裝的點光源的光學設計、 多顆芯片組合封裝的擴展光源的光學設計以及封裝光源的自由曲面光學設計。 本文主要是介紹光學模擬軟件及LED封裝光源光學設計的研究現(xiàn)狀， 并討論LED封裝光源光學設計的發(fā)展趨勢。

1.光學軟件及光學設計的步驟

目前， 國內(nèi)外主要的光學模擬設計軟件比較多，例如：TracePro、ASAP、Lighttools、OSLO和ZEMAX等， 他們各有各的特點， 見表1。LED封裝光源的光學設計步驟為：a.明確照明設計的目標、 條件要求、 所用材料結構和光照效率等， 然后進行理論計算并確定設計方案；b.對設計方案進行模型設計并利用光學設計軟件對整個照明系統(tǒng)進行仿真模擬，將模擬結果與設計的要求進行對照，并對設計方案進行反復修改優(yōu)化；c.確定設計方案。 其設計的流程圖如圖1所示。

圖 1.LED封裝光源的光學設計流程圖

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