LED灯珠资料的收集及数据分析.doc

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LED灯珠资料的收集及光型分析

目录
一．光源资源的建立 3
二．灯珠硬件分析 5
三． 基于Tracepro的常规数据分析 7
四．基于Tacepro的环带光通量分析 9
4.1 设置固定值(以CREEXPE为例) 9
五．光源的侧面分析 10
5.1受光面建立 10
5.2光线追迹与实体面受光分析 10
六． 汇总报表 11

一．光源资源的建立
1.1灯珠数据综述
光源数据文件（.dat,.ray，包括灯珠说明书等）的收集是所有非成像类光学设计的基础步骤，之后所有的分析与设计都要在此基础上建立。
目前市场上主流的灯珠文件有相关官网可以下载得到，但是也有很多的厂家仅给出产品说明书而没有提供基于光学软件设计的素材和模型文件，或者是厂家自己封装，则此类情况就需要将现实的光源通过软件转化为数据设计素材。

1.2现有灯珠（光源）品牌分布表
地区
品牌
USA
CREE、Lumileds、GE(GeLcore)、Semileds、BridgeLux
German
Osram
Holland
PHILIPS
Japan
日亚Nichia、丰田合成ToyodaGosei
东芝TOSHIBA，大洋日酸，昭和电工SDK，日立，Genelite
Korea
首尔SEOUL、汉城半导体SSC、三星
惠普HP、安萤 Epivalley
台湾（含光源企业）
艾迪森Edison、亿光Everlight Electronics、广镓光电（Huga），新世纪（Genesis Photonics），华上（AOC），泰谷光电（Tekcore），奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜（HPO），汉光（HL），光磊（ED），鼎元（TK），曜富洲技TC，燦圆（Formosa Epitaxy），国通，联鼎，全新光电（VPEC）等。 华兴（Ledtech Electronics）、东贝（Unity Opto Technology）、光鼎（Para Light Electronics）、佰鸿（Bright LED Electronics）、今台（Kingbright）、菱生精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光宝（Lite-On Technology）、宏齐(HARVATEK)等。
中国大陆（含光源企业）
三安光电简称（S）、上海蓝光（Epilight）简称（E）、士兰明芯（SL）、大连路美简称（LM）、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。

1.3 主流灯珠资料下载
品牌
可得数据类型
常用型号
灯具数据文件下载地址
CREE
光源/3D/文档
XLMAP

普瑞
光源/3D/文档
LS,ES等

欧司朗
光源/3D/文档
SSL等
http://catalog.osram-
飞利浦
光源/3D/文档
不限

日亚
文档
不限
http://www.nichia.co.jp/cn/product/led_library.html
亿光
文档
不限

Edison
文档
不限
http://www.edison-.tw/01_led_products_detail.asp?sn=17#
流明斯
文档
不限
.tw/products.php?lang=cn

1.4光源文件的建立
1.4.1有实物情况下光源文件的建立
实物灯珠光源数据建立步骤过程如下：
同批次取样灯珠实物
导出可用光源数据
暗室
空间光强测试系统检测

1.4.2基于文件的光源构建
比对资料中的数据点位，可以用Surface Source Property Generator插件进行光源文件的描点建立，每隔10°取样一点。如图：

二．灯珠硬件分析
由于市场目前灯珠（光源）文件繁多，无法对所有品牌和厂家的个系列产品进行全部分析，这里以CREE-XPE系列灯珠为例进行系统的分析。

2.1灯珠外型分析

光源外型记录表（单位mm）
底座尺寸
3.45（L）3.45(W)*0.73（H）
光源球直径
Φ2.6
光源边缘-底座面边缘尺寸
≈0.85
平均公差
±0.13
总高度
2.00

2.2介质内临界度分析
在一平面坐标系内，光线由密介质射向疏介质时，可能会产生镜面反射和折射射出两种情况对于临界入射角度的前提分析有助于后期的光学设计。
经常用于透镜的三种光学介质分别是BK7玻璃、PC、PMMA，如下表所示：
材质
折射系数
穿透率
给定波长
BK7
1.51872
0.998001
0.5461μm
PC
1.59102
0.93
PMMA
1.4935
0.97

根据斯涅耳定律，可求得平面坐标系内密介质-疏介质的临界角度，计算式如下：
>>N1=1;N2=1.4935;
>>a1=pi/2;b=sin(a1);
>>a2=asin(b*N1/N2);
>>T=a2*180/pi
>>T=42.0037
PMMA
--------------------------
>>N1=1;N2=1.51872;
BK7
>>a1=pi/2;b=sin(a1);
>>a2=asin(b*N1/N2);
>>T=a2*180/pi
PC
>>T=41.1817
--------------------------
>>N1=1;N2=1.1.59102;
>>a1=pi/2;b=sin(a1);
>>a2=asin(b*N1/N2);
>>T=a2*180/pi
>>T=38.9416

材质
BK7
PMMA
PC
临界角度
41.1817°
42.0037°
38.9416°

三． 基于Tracepro的常规数据分析
这一部分是基于已得到光源数据文件前提下进行的分析光源，主要得到的信息是光源的光通量、近似的光强分布、半光强度角度、有效的最大出光角度。

3.1Polar Candela Distribution Plot分析
导入相关档案光源，赋予光线数目≥5*105，赋予波长0.5461, 光通量保持光源原始值。进行第一次追迹。
以CREE-XPE灯珠为例，进行一次5*105的光线数目追迹。如图可以得到近似相关数据：
3.1.1 由C0°~180°和C90°~180°两轴面配光曲线重合程度可以对此光源最大光强的便宜程度进行一定的评估或认识。
3.1.2 根据线型可得到最大光强的近似值与半光强角度近似值。
3.1.3 光源近似出光角度。
3.1.4 光强沿角度衰减近似速率（与底部正圆相切对比）。

项目
程度
峰值光强方向偏移程度
高（肉眼明显偏移）/低（基本重合或略有便宜）
峰值光强近似值
目测填写
半光强角近似值
目测填写
出光角度近似值
目测填写
0-°90°光强衰减率
目测填写

3.2 Polar lso-Candela Plot分析
根据Polar lso-Candela Plot记录光源的最大与最小光强值，总光通值与光线数目。可根据此图了解光源大致各层光强分布情况。

3.3 Rectanglar Candela Distribution Plot分析
根据Rectanglar Candela Distribution Plot可以得到以下信息：
1. 采用进行取点可得到较为准确的半光强角度值。
2. 取点边缘90°可得到准确的边缘光强值.

3.4常规分析的汇总
将以上记录的数据汇总如下表：
项目
描述
峰值光强
13.708CD
半光强
6.854CD
半光角度
52.05*2°

10°~90°光强近似分布
-
-
-
-
-
-
-
-
-

四．基于Tacepro的环带光通量分析
4.1 设置固定值(以CREEXPE为例)
设定R=1000，2000,3000...8000;θ=10、20、30....80。也可以编写简单的计算式：

>>R=1000；A=10；
>>S=tan(A/180*pi)*R;

依照所得的S值构建圆形面，厚度为1mm，以此类推。

4.1.2 导入设定位置
分别导入Tracepro置于光源前Z轴方向1000.5，2000.5,3000.5...8000.5。且分别编号10,20,30...80.
如图所示：

4.1.3 记录各面光通量

编号（对应发射角度）
光通量LM
环带光通量LM
环带角度
10
1.0842
1.0842
0-20
20
4.2141
3.1299
20-40
30
8.9649
4.7508
40-60
40
14.996
6.0311
60-80
50
21.307
6.3110
80-100
60
27.027
5.7200
100-120
70
31.518
4.4910
120-140
80
34.249
2.7310
140-160

4.1.4 160°~180°环带的验证
设N10=1.0842;N20=3.1299....N80=2.7310，可得Σφ=34.248（LM）.由Polar lso-Candela Plot可以得到总光通量φ2为35.3346.则φ2-Σφ=1.0866LM则为160°~180°角度区间的光通量。

五．光源的侧面分析
5.1受光面建立
建立四个受光面，尺寸距离依据光源而定，这里以CREE-XPE为例，建立四个1000mm*1000m的实体面（厚度任意）与光源法线方向平行，光源中心向任意面做垂线均与次面垂直且交于实体面中心位置。
同样建立立方体放置于光源正后方，此实体受光面也能够来检测光源是否存在偏光或者漏光。

5.2光线追迹与实体面受光分析
分别对比四个实体面光线追迹的结果：

依据上面四幅对比图可得出光源在第三幅图侧发光方向略微较弱，根据几幅图的情况可得知0.5LUX以下大约在100MM位置，列出计算式：
>>S=atan(100/200);AS=S*180/pi
>>S=2.8624
侧面大概的有效出射角度在2.8624°。这种方式也可以用于对侧面其他角度光性的检测。

六． 汇总报表
仪器测试项目列表
光通量

色温

色谱报告
附件
峰值光强

半光强角度

发光类型

光源类型

光源配光曲线综述
注：如果有完整的灯珠参数分析报告则需要把报告作为附件

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