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LED 的封装、检测与应用. LED 的二次光学设计. LED 的二次光学设计. LED 照明的二次光学设计 tracepro 软件在二次光学设计中的应用. LED 的二次光学设计. LED 照明的二次光学设计 1 、主要分析的光学部分 LED 光源、反射杯、透镜等等 所需参数： LED 光源：光通量、光强分布、外形尺寸； 反射杯：材料表面特性（如反射率、吸收率、是镜面反射还是漫反射）、外形尺寸； 透镜：折射率、透光率、表面特性、外形尺寸。. LED 的二次光学设计. 光线轨迹. 反射杯. LED 的二次光学设计. - PowerPoint PPT Presentation
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LED的封装、检测与应用LED的封装、检测与应用
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
• LED照明的二次光学设计 • tracepro 软件在二次光学设计中的
应用
• LED照明的二次光学设计 • tracepro 软件在二次光学设计中的
应用
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
• LED照明的二次光学设计 1 、主要分析的光学部分 LED 光源、反射杯、透镜等等
所需参数：
LED 光源：光通量、光强分布、外形尺寸；
反射杯：材料表面特性（如反射率、吸收率、是镜面反射还是漫反射）、外形尺寸；
透镜：折射率、透光率、表面特性、外形尺寸。
• LED照明的二次光学设计 1 、主要分析的光学部分 LED 光源、反射杯、透镜等等
所需参数：
LED 光源：光通量、光强分布、外形尺寸；
反射杯：材料表面特性（如反射率、吸收率、是镜面反射还是漫反射）、外形尺寸；
透镜：折射率、透光率、表面特性、外形尺寸。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
反射杯
光线轨迹
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 2 、 LED 照明光学系统具体参数分析 （ 1 ） LED 光源：主要的光强分布形式
2 、 LED 照明光学系统具体参数分析 （ 1 ） LED 光源：主要的光强分布形式
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
（ 2 ） LED 照明光学系统具体要求 a 、一般用在角度要求较大（ >120 度），光线分布要均匀的照明 系统中。 例如台灯、路灯或者一些夜景工程上面 b 、一般用在有反射杯或者二次透镜的系统中，角度要求都很小 （ <30 度），光线要求比较集中；也可用于一些只要求有侧发 光的系统或者有特殊发光角度要求中 例如矿灯，手电筒、路灯 c 、一般用在有反射杯或者二次透镜的系统中，角度要求都较小 （ 30-60 度）。 例如投光灯 d 、一般用在系统角度要求在 60-100 度 , 不用加二次透镜 例如庭院灯
（ 2 ） LED 照明光学系统具体要求 a 、一般用在角度要求较大（ >120 度），光线分布要均匀的照明 系统中。 例如台灯、路灯或者一些夜景工程上面 b 、一般用在有反射杯或者二次透镜的系统中，角度要求都很小 （ <30 度），光线要求比较集中；也可用于一些只要求有侧发 光的系统或者有特殊发光角度要求中 例如矿灯，手电筒、路灯 c 、一般用在有反射杯或者二次透镜的系统中，角度要求都较小 （ 30-60 度）。 例如投光灯 d 、一般用在系统角度要求在 60-100 度 , 不用加二次透镜 例如庭院灯
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
（ 3 ）反光杯的主要类型 常见的反射杯有两种，如下图所示： （ 3 ）反光杯的主要类型 常见的反射杯有两种，如下图所示：
反射杯的形状和开口大小直接影响到整个系统的出光角度即光强分布曲线。通过光线的反射定律很容易就能判断出一个光源经过反射杯后大概的出光情况。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 同一光源的相同的三条光线经过不同反射杯后的出光情况
反射杯形状不一样，开口不一样最后的出光也相差很多。同样，如果换成不同的光源，最后的出光也会相差很多，所以在做 LED 照明系统时，要特别注意反射杯的选取以及光源和反射杯的搭配。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
（ 4 ）透镜光学分析 正透镜（凸透镜）――对光有会聚作用，其特征：中央厚，边 缘薄，常见的有：双凸透镜，平凸，正 弯月型等； 负透镜（凹透镜）――对光有发散作用，其特征：中央薄，边 缘厚，常见的有：双凹透镜，平凹，负 弯月型等。
（ 4 ）透镜光学分析 正透镜（凸透镜）――对光有会聚作用，其特征：中央厚，边 缘薄，常见的有：双凸透镜，平凸，正 弯月型等； 负透镜（凹透镜）――对光有发散作用，其特征：中央薄，边 缘厚，常见的有：双凹透镜，平凹，负 弯月型等。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
透镜设计依据及要求 透镜的焦距公式：
（设透镜二个曲率半径分别为 r1 、 r2 ，折射率为 n ，中心厚度为 d ）
在得到透镜的焦距之后，就可以调整光源和透镜的位置以达到
我们的设计要求；
如果是光源和透镜的位置已经固定，那就必须选择合适的光源
和透镜以达到设计要求。
透镜设计依据及要求 透镜的焦距公式：
（设透镜二个曲率半径分别为 r1 、 r2 ，折射率为 n ，中心厚度为 d ）
在得到透镜的焦距之后，就可以调整光源和透镜的位置以达到
我们的设计要求；
如果是光源和透镜的位置已经固定，那就必须选择合适的光源
和透镜以达到设计要求。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
• tracepro 软件在二次光学设计中的应用 TracePro 是配合 LED 光源的应用的光学设计软件 。可进行
配光曲线的分析、照度、灰度、混光效果等分析。并针对 CAD软件 SolidWorks 开发的 TracePro BridgeTM 模块，它允许设计者使用 CAD 软件 SolidWorks 建立要在 TracePro进行分析的各种复杂的光学系统模型，并可以在 SolidWorks软件中直接定义模型的各种光学材料特性。这个功能和之前TracePro 软件的 CAD 转档程序是有本质的区别。同时，此功能对于 LED 的应用的设计是非常实用的。
• tracepro 软件在二次光学设计中的应用 TracePro 是配合 LED 光源的应用的光学设计软件 。可进行
配光曲线的分析、照度、灰度、混光效果等分析。并针对 CAD软件 SolidWorks 开发的 TracePro BridgeTM 模块，它允许设计者使用 CAD 软件 SolidWorks 建立要在 TracePro进行分析的各种复杂的光学系统模型，并可以在 SolidWorks软件中直接定义模型的各种光学材料特性。这个功能和之前TracePro 软件的 CAD 转档程序是有本质的区别。同时，此功能对于 LED 的应用的设计是非常实用的。
二次光学设计流程
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
1 、使用 SolidWorks 和 TracePro 构建和分析 LED环形灯模具
可以使用 TracePro Bridge for SolidWorks, 这个功能是在 CAD 软件中建立环形灯的模型，并像在 TracePro里面一样定义模型的光学材料特性， SolidWorks 的文件夹里有完整 TracePro 的光学材质库，此材质库可通过 TracePro Bridge来激活。因此，通过此功能，设计者可以建立所有的光学、机械的各种真实的、完美的模型。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
•好的 LED环形灯需要能够为照相机全视场内提供均匀的照明，同时没有杂 散光。 •上图所示： 12颗高亮度 LED 。 LED 的型号： Cree 公司white Xlamp 7090 XR 系列， 57LUX ， 2700K ， half angle ： 100 度。
2、灯具光源设计
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 3、建立完整 LED模型
使用 SolidWorks 建立完整 LED 模型，其包括一个透镜、反光杯、电路部分、发光芯片。每个发光芯片的上表面设置为朗勃体（发光芯片的侧面的发光相对来说非常小，可忽略），每个发光芯片模拟 1 百万条光线。接着构建一个亚克力的透明罩来封装 LED 和电路部分。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 4、构建 PC 电路板和环形灯的前后面板
构建 PC 电路板和环形灯的前后面板并把其表面特性定义为完美的吸收。当以上所有的模型建立好之后同时保存为 SolidWorks档和TracePro档。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 5、 TracePro 分析
在 TracePro里定义发光谱线并对 LED环形灯进行光线追迹。
配光曲线如图所示：
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计 6、分析其杂散光
在 LED环形灯的内环建立一个探测平面来分析其杂散光，建立一个探测平面可以通过 TracePro 也可以通过 SolidWorks来建立。如图所示，对LED环形灯进行光线追迹，使用 TracePro 的 ray sorting 功能可以观察所有打到探测面的杂散光。照度图和配光曲线图可以帮助设计者去分析收集到的杂散光的严重程度。
LED的二次光学设计 LED的二次光学设计
设计者也可以把收集到的杂散光构建为光源档案，然后以此为光源去追迹照相机，在 CCD 上观察杂散光的影响情况。
