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COB光源的窄光束均匀照明设计

黄从高 胡淼 张春洋 许蒙蒙 李齐良 毕美华 周雪芳

黄从高, 胡淼, 张春洋, 等. COB光源的窄光束均匀照明设计[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 029002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200224
引用本文: 黄从高, 胡淼, 张春洋, 等. COB光源的窄光束均匀照明设计[J]. 强激光与粒子束, 2021, 33: 029002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200224
Huang Conggao, Hu Miao, Zhang Chunyang, et al. Narrow beam uniform illumination design of COB light source[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 029002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200224
Citation: Huang Conggao, Hu Miao, Zhang Chunyang, et al. Narrow beam uniform illumination design of COB light source[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2021, 33: 029002. doi: 10.11884/HPLPB202133.200224

COB光源的窄光束均匀照明设计

doi: 10.11884/HPLPB202133.200224
基金项目: 国家自然科学基金项目(61705055);浙江省重点研发计划项目(2019C01G1121168)
详细信息
    作者简介:

    黄从高(1995—),男,硕士研究生,从事LED光源均匀辐射模拟器等方面研究;1458384574@qq.com

    通讯作者:

    胡 淼(1982—),男,教授,博士,从事大功率LED技术、激光技术研究;miao_hu@foxmail.com

  • 中图分类号: O432

Narrow beam uniform illumination design of COB light source

  • 摘要: 为了解决高功率白光LED光源输出高均匀度窄光束的问题,设计了一种由复合抛物面反射器、菲涅尔透镜和非球面透镜组成的照明系统。设计中以板上芯片型(COB)集成光源的配光曲线为依据构建光源仿真模型,由复合抛物面反射器实现大角度光线初次会聚之后,再由菲涅尔透镜控制溢散光,最后利用非球面透镜进行准直配光。采用TracePro进行蒙特卡洛光线追迹,根据仿真得到的系统性能指标,并研制出实物装置进行实验测试。最终测试结果表明:窄光束均匀照明系统可以输出±7.9°的光束,并且在距离系统出光面0.7 m左右的区域形成均匀度超过96%的圆形光斑,整体光效达到60%。
  • 图  1  系统设计方案图

    Figure  1.  Scheme diagram of system design

    图  2  CPC与FL设计原理图

    Figure  2.  Design principle diagram of CPC and FL

    图  3  CPC聚光光路图

    Figure  3.  Light path diagram of CPC concentration

    图  4  非球面透镜设计原理图

    Figure  4.  Schematic diagram of aspheric lens design

    图  5  系统仿真装置模型图

    Figure  5.  Model diagram of system simulation device

    图  6  COB芯片配光前后坎德拉分布图

    Figure  6.  Polar candela distribution before and after COB chip light distribution

    图  7  不同距离远处的光度分布图

    Figure  7.  Luminosity distribution at different distances

    图  8  offsets变化对于均匀性和能量利用率的影响

    Figure  8.  Impact of offset changes on uniformity and energy efficiency

    图  9  实物装置图

    Figure  9.  Physical installation diagram

    图  10  不同距离处光度分布图

    Figure  10.  Luminosity distribution at different distances

    表  1  光学系统仿真参数

    Table  1.   Simulation parameters of optical system

    lens materialCOB diameter/mmsimulation wavelength/μmCPC reflectivity/%number of ray traces
    PMMA220.5495500 000
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-31
  • 修回日期:  2021-01-04
  • 刊出日期:  2021-01-07

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