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LED路灯的二次光学设计.pdf

LED路灯的二次光学设计.pdf

上传者: lifp 2011-10-10 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《LED路灯的二次光学设计pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含Octwwwomeinfocomcn引言随着半导体技术的发展LED的光效越来越高LED将逐渐走入照明领域掀起照明领域的一场革命。然而LED在照明领域符等。

Octwwwomeinfocomcn引言随着半导体技术的发展LED的光效越来越高LED将逐渐走入照明领域掀起照明领域的一场革命。然而LED在照明领域的应用技术还不成熟很多针对LED灯具的国家标准还没有制定大高铁成艾艳锦,杨广华,牛萍娟,田海涛(天津工业大学信息与通信学院天津天津职业大学电子信息学院天津)摘要:本文针对大功率LED在路灯上的应用探讨了LED光源的选择依据基于选定的LED进行了基于透镜的LED二次光学设计并采用ASAP软件进行了仿真。结果表明此种设计可以很大程度上提高LED路灯的效率提高路面照明的均匀度达到传统灯具无法比拟的效果。关键词:LED二次光学设计ASAP中图分类号:TNSecondaryOpticalDesignofLEDUsedinStreetlampsGAOTiecheng1AIYanjin2YANGGuanghua1NIUPingjuan1TIANHaitao1(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,TianjinPolytechnicUniversityTianjin,ChinaSchoolofElectronicsandInformation,TianjinProfessionalCollegeTianjinChina)Abstract:AimingattheapplicationoflargepowerLEDinstreetlamps,theselectionofLEDsourceisdiscussedinthispaperThesecondaryopticaldesignbasedonlenshasbeendevelopedandsimulatedwiththesoftwareASAPTheresultshowsthatthedesignpromotestheefficiencyofLEDstreetlampsinalargescaleandgreatlyimprovestheuniformityofilluminationonthestreet,whichissuperiortothatoftheconventionalstreetlampsKeywords:LEDSecondaryopticaldesignASAPLED路灯的二次光学设计OMEResearchForum光机电研究论坛光机电信息光机电信息光机电信息光机电信息Oct功率LED照明产品的二次光学设计还很粗糙因此LED在照明领域的优势还没有最大限度地发挥出来。目前市场上已有的LED路灯多数还是传统灯具加上LED发光模块的组装方式很难同时获得理想的配光效果和较高的光线利用率。因此LED路灯光学系统的设计成为LED路灯照明的一个技术难点。此设计应充分考虑其光学特性完全摒弃传统灯具的设计理念为LED光源专门设计不同的灯具。本文充分考虑了LED的发光特性提出了一种光学系统能够使LED路灯照射在路面上的光分布为矩形并且具有很高的均匀度。2LED光源的选择目前LED光源的发散角一般为~。因为路灯在路面纵向要照射到比较大的范围所以应选用发散角大的LED而且考虑到路面均匀度的要求所用LED光源不应是琅勃光源综合以上考虑我们采用了Lumiled的发散角的LED如图所示。此LED的光型如图所示LED辐射分布图如图所示。由图可见LED在主光轴(Primaryaxis)方向上出光较少而在与主光轴成一定角度的方向上出光最多这种特性比较适合用来做路灯因为这样有利于使路面的照度更加均匀。透镜的设计目前现有的LED路灯多单纯采用反光面结合LED放置方向来进行光学系统的设计这种设计方法很难达到满意的路面均匀度而且会造成很多光线的浪费同时使灯具的外形设计受到了限制。因此本文采用LED阵列加透镜的方式来设计光学系统。可采用单颗W的LED这样有利于散热光效也较高也可采用每颗LED作为一个阵列共用一个透镜的形式即每W作为一个模组如图7所示。这样有利于制作不同功率的路灯。每个LED所对应的透镜剖面如图4(x方向为路面纵向z方向为路面横向)。zy平面的光线追迹情况如图所示由于在沿着路面方向需要照射得足够远透镜基本上可以不起作用但在路面横向希望大部分光线都照射在路面上所以需要将光线会聚如图所示。图LED示意图SecondaryaxisPrimaryaxis图LED发光模型图LED辐射分布图(图中实线为A方向虚线为B方向)TOTALFLUX=OMEResearchForum光机电研究论坛A方向B方向BdirectionAdirectionfluxsteradiandegBAOctwwwomeinfocomcn仿真结果本文采用颗功率为LED每颗LED光通量设为lm目前大功率LED的光效已经可以达到lmW。在灯杆高度为m的条件下采用ASAP进行了仿真。我们得到的路面的灯照度曲线如图所示从中可见路面具有很好的均匀度。其中两盏灯的坐标分别为()和()。路面的照明效果如图所示。由图可见在路灯照射到的范围内照度基本相等也就是说均匀度很高。图LED与透镜示意图y轴x轴z轴图LED透镜阵列示意图图在ZY平面的光线追迹,millimeterszYASAPProv:,PROFILES图在XY平面的光线追迹,PROFILES,millimetersASAPProv:XY图路面的灯照度曲线10112.096ZmmXmmLumerssqmmEEEEEEEEE图LED透镜阵列示意图透镜LED图路面照明效果图OMEResearchForum光机电研究论坛CONTOURZmmXmm光机电信息光机电信息光机电信息光机电信息Oct结论LED路灯的光学设计必须充分考虑LED自身的发光特点进行相应的二次光学设计不应该囿于传统灯具设计思想的限制应结合LED的发光模型进行透镜或者反光杯等结构的设计。本文基于一种透镜可以达到路面照度在大部分路面上基本相等的照明效果使LED发出的光基本都投向路面提高了灯具的效率。在此基础上继续进行改进可以实现矩形光均匀铺在路面的效果这是传统灯具所不能比拟的。(No)参考文献王乐LED应用于照明的计算和仿真J照明工程学报2007():TaguchiTUchidaYSetomotoT,etalApplicationofwhiteLEDlightingtoenergysavingtypestreetlampsJProceedingsofSPIETheInternationalSocietyforOpticalEngineering,,:SongJaeLeeAnalysisoflightemittingdiodesbyMonteCarlophotonsimulationJAppliedOptics,()Wang,KaiOpticalanalysisofanWlightemittingdiodestreetlampJOpticalEngineering,,图两灯叠加时路面的等照度曲线ZmmillimetersASAPProvOMEResearchForum光机电研究论坛nm蓝光全固态激光器获得W连续输出近日中国科学院长春光机所投资企业长春新产业光电技术有限公司成功研制出W连续输出nm蓝光全固态激光器。nm激光器一向是新产业激光的优势产品。此次研发人员攻破技术上的难题获得了W高功率激光连续输出处于国际领先水平。据悉该激光器利用半导体泵浦倍频技术从nm激光二极管阵列发出的泵浦光经光束整形系统聚焦到激光晶体NdYVO上基频光经倍频晶体在谐振腔内形成倍频光激光振荡最后获得nm激光输出。在该项技术中有两项主要技术难题:一个是谐振腔镜、激光晶体以及倍频晶体的镀膜问题一个是谐振腔中的热透镜效应问题。研发人员通过对膜系的优化设计并对现有产品进行改进攻克了上述两个难关最终获得了超过的光光转换效率的高功率激光输出。此项技术的研制成功预示着新产业激光将把研发重点逐渐向大功率激光器转化并进一步向多元化发展。

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