LED微结构阵列 毕业设计

光学微结构阵列研究
内容提要
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LED的发展 的发展 LED微透镜阵列的研究内容 LED微透镜阵列的研究内容 眩光 研究方案 系统设计仿真思路
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背景介绍
1962年LED光源推出标志着真正引发照明技术质 年 光源推出标志着真正引发照明技术质 变的半导体照明技术的诞生， 变的半导体照明技术的诞生，标志着人类照明史 上的又一次重大革命， 上的又一次重大革命，LED可望发展成为第四代 可望发展成为第四代 光源。 光源。
眩光对人们的影响
眩光产生美丽的极光
眩光造成的车祸
眩 光
眩光造成视力下降
“眩”丽的钻石
眩光可以成为武器
研究方案
采用光线追迹法模拟层叠微透镜阵列扩散片的光 学特性。通过Tracepro软件的仿真模拟计算最后 得到扩散角达到±85°，光能利用率90%以上的 LED专用低眩光，高效率微结构光学扩散片。
系统设计仿真思路
针对不同 类型的微 透镜扩散 片做总体 结构分析 忽略次要 因素，初 步建立微 透镜阵列 光扩散片 模型
初步设 计可用 或现有 结构
在tracepro 中设置好各 项参数，模 拟设计结果
最终得到扩散 角达±85°光 能利用率90% 以上的LED专 用低眩光，高 效率微结构光 学扩散片
2012-3-14
微透镜阵列封装结构对LED取光效率影响 取光效率影响 微透镜阵列封装结构对
图2( a)为传统的方法, 通过大尺寸的透镜 达到聚光的目的, 但这 种方法不适用于多芯片 LED; 图2( b) 为采用来自百度文库 光学元件的方法, 能够 满足小型化、低成本、 高性能的要求。
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选择降低眩光角度进行研究
通过对LED光源的发光特性了解，建立其发光的物理 光源的发光特性了解， 通过对 光源的发光特性了解 模型，利用光线追迹法模拟分析微透镜高度、口径等 模型，利用光线追迹法模拟分析微透镜高度、 结构参数对光学性能的影响设计高效率的微透镜光学 扩展片。
什么是眩光
眩光的定义
LED所发出的光与自然光和现有室内的 所发出的光与自然光和现有室内的 照明光源有着很大的差异。 照明光源有着很大的差异。白炽灯的光 是暖光源， 是暖光源，而LED发出的光通常会带有 发出的光通常会带有 蓝光的成分。而且是点光源， 蓝光的成分。而且是点光源，其发光强 度相对较高，采用LED作为照明时人们 度相对较高，采用 作为照明时人们 的视觉会感到不舒适， 的视觉会感到不舒适，这种使人眼感到 不舒服的光线就称为眩光。 不舒服的光线就称为眩光。 而且课题是完成基于多芯片LED微透镜 微透镜 而且课题是完成基于多芯片 阵列的研究，这就使的眩光更加明显。 阵列的研究，这就使的眩光更加明显。
1、LED的发展 、 的发展
传统照明与半导体照明的发展 概况
照明发展史
白炽灯
荧光灯
照明光源的四个 阶段
气体光电灯
LED
LED微透镜阵列研究内容 微透镜阵列研究内容 微透镜阵列
取光效率
1）研究微透镜阵列封装结 ） 构对LED取光效率影响 构对 取光效率影响 研究光线在微透镜中的传 播规律， 播规律 ， 获得微透镜阵列 结构， 应用EASTFDTD电 结构 ， 应用 电 磁模拟仿真软件进行模拟 计算， 计算 ， 获得微透镜的排布 方式， 占空比， 方式 ， 占空比 ， 接触角等 几何微结构对取光效率的 影响规律； 影响规律；
眩光
2） 研究低眩光微结构光学扩散 ） 片 针对LED光源的发光特性，建立 光源的发光特性， 针对 光源的发光特性 其发光的物理模型， 其发光的物理模型，利用光线追 迹法模拟分析微透镜高度、 迹法模拟分析微透镜高度、口径 等结构参数对光学性能的影响。 等结构参数对光学性能的影响。 设计开发LED专用低眩光，高效 专用低眩光， 设计开发 专用低眩光 率微结构光学扩散片； 率微结构光学扩散片；使得最后 的扩散角达到± ° 的扩散角达到±85°，光能利用 以上。 率90%以上。 以上