一种LED芯片椭圆定位方法
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发灯led灯电压值(白灯绿灯蓝灯)LED工作电压大都数是3V到3.6V(红灯黄灯)LED灯大多数是1.8V到2.6V自然光谱白光LED主要有三种:第一种是比较成熟且已商业化的蓝光芯片+黄色荧光粉来获得白光,这种白光成本最低,光谱呈带状较窄,色彩不全,色温偏高,显色性偏低,灯光对眼睛不柔和不协调。
人眼经过进化最适应的是太阳光,白炽灯的连续光谱是最好的,色温为2500K,显色指数为100。
第二种是紫外光或紫光芯片+红、蓝、绿三基色荧光粉来获得白光,发光原理类似于日光灯,该方法显色性更好,这类荧光粉发光稳定性差、光衰较大、配合荧光粉紫外光波长的选择、UV-LED制作的难度及抗UV封装材料的开发也是需要克服的困难。
第三种是利用三基色原理将RGB三种超高亮度LED混合成白光,该方法的优点是不需经过荧光粉的转换而直接配出白光,除了可避免荧光粉转换的损失而得到较佳的发光效率外,更可以分开控制红、绿、蓝光LED的发光强度,但这种办法的问题是绿光的转换效率低,混光困难,驱动电路设计复杂。
另外,由于这三种光色都是热源,散热问题更是其它封装形式的3倍,增加了使用上的困难。
偏振LED和三波长全彩化的白光LED将是未来的发展方LED(Light Emitting diode)1. 电压: LED 使用低压电源,供电电压在 6-24V之间,根据产品不同而异,所以它是一个比使用高压电源更安全的电源,特别适用于公共场所。
2. 效能:消耗能量较同光效的白炽灯减少 80%。
3. 适用性:很小,每个单元 LED 小片是 3-5mm 的正方形,所以可以制备成各种形状的器件,并且适合于易变的环境。
4. 稳定性:10 万小时,光衰为初始的 50% 。
5. 响应时间:其白炽灯的响应时间为毫秒级, LED 灯的响应时间为纳秒级6. 对环境污染:无有害金属汞 (荧/日光灯中含有有害金属汞,汞对大气、土壤、水源的污染十分严重,在日光灯管完好的情况下,灯管里的汞蒸气不会对人体造成危害。
Chip on Board(板上芯片封装)板上(Chip On Board, COB)工艺进程第一是在基底表面用导热环氧树脂(一样用掺银颗粒的环氧树脂)覆盖硅片安放点,然后将硅片直接安放在基底表面,热处置至硅片牢固地固定在基底为止,随后再用丝焊的方式在硅片和基底之间直接成立电气连接。
裸芯片技术要紧有两种形式:一种是COB技术,另一种是倒装片技术(Flip Chip)。
板上芯片封装(COB),半导体芯片交接贴装在印刷线路板上,芯片与基板的电气连接用引线缝合方式实现,芯片与基板的电气连接用引线缝合方式实现,并用树脂覆盖以确保靠得住性。
尽管COB是最简单的裸芯片贴装技术,但它的封装密度远不如TAB和倒片焊技术。
要紧焊接方式(1)热压焊利用加热和加压力使金属丝与焊区压焊在一起。
其原理是通过加热和加压力,使焊区(如AI)发生塑性形变同时破坏压焊界面上的氧化层,从而使原子间产生吸引力达到“键合”的目的,此外,两金属界面不平整加热加压时可使上下的金属相互镶嵌。
此技术一般用为玻璃板上芯片。
(2)超声焊超声焊是利用超声波发生器产生的能量,通过换能器在超高频的磁场感应下,迅速伸缩产生弹性振动,使劈刀相应振动,同时在劈刀上施加一定的压力,于是劈刀在这两种力的共同作用下,带动AI丝在被焊区的金属化层如(AI膜)表面迅速摩擦,使AI丝和AI膜表面产生塑性变形,这种形变也破坏了AI层界面的氧化层,使两个纯净的金属表面紧密接触达到原子间的结合,从而形成焊接。
主要焊接材料为铝线,一般为楔形。
(3)金丝焊球焊在引线键合中是最具代表性的焊接技术,因为现在的半导体封装二、三极管封装都采用AU线球焊。
而且它操作方便、灵活、焊点牢固(直径为25UM的AU丝的焊接强度一般为~点),又无方向性,焊接速度可高达15点/秒以上。
金丝焊也叫热(压)(超)声焊主要键合材料为金(AU)线焊头为球形故为球焊。
COB封装流程第一步:扩晶。
采纳扩张机将厂商提供的整张LED晶片薄膜均匀扩张,使附着在薄膜表面紧密排列的晶粒拉开,便于刺晶。
大角度直下式LED背光透镜的设计康廉洁;居荣兵;韩敏;刘言【摘要】液晶显示领域不断提出缩减成本方案,对于液晶电视LED背光系统,提出了一种大角度背光透镜设计方案,即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计.采用特定的双自由曲面设计,入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分,根据接收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线.借助底部微结构处理,再根据模具及产品成型要求补全外观结构,得到符合设计指标的方案,有效地解决了因增大角度引起的黄斑问题,并达到目标接受面均匀度的要求.针对32英寸(81 cm)的液晶电视背光模组,采用12颗最大正向电流为350 mA的LED灯珠,在模组高度为30 mm的系统中,设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度.%Cost-cutting schemes have been proposed more and more in liquid crystal display (LCD) displayfield.Aiming at the backlight system of LCD-TV, a large angle backlight lens design was ing a specific double-free surface design, the first hole is set to be elliptic structural surface, which could classify the emergence luminous flux from light source as equal angle.Based on the corresponding relationship between the ideal illumination distribution of receiving screen surface and the exiting luminous flux of every angle of the first hole, the free-form curve of light emitting surface was calculated.Then by means of microstructure processing at the bottom and according to the requests of mould and molding product,the appearance structure was completed, and finally the scheme meeting the design index was achieved,which could effectively solve the macular problem caused byincreased angle and satisfy the evenness requirement for target receiving surface.For a 32 inch LCD-TV backlight module, 12 LED lamp beads withthe max forward current of 350 mA were utilized, in the system with the module height of 30 mm, the designed backlight lens module could match the demands of brightness and uniformity.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】6页(P913-918)【关键词】二次光学设计;背光透镜;大角度背光系统【作者】康廉洁;居荣兵;韩敏;刘言【作者单位】江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000;江苏大学机械工程学院, 江苏镇江 212000【正文语种】中文【中图分类】TN202;O439液晶电视显示器是一种被动显示器,其本身不能自发光,而是通过背光源发出的光线将图像显示出来。
第39卷㊀第5期2018年5月发㊀光㊀学㊀报CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEVol 39No 5Mayꎬ2018文章编号:1000 ̄7032(2018)05 ̄0699 ̄07大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究刘启能1ꎬ2∗ꎬ刘㊀沁3(1.重庆工商大学重庆市检测控制集成系统工程实验室ꎬ重庆㊀400067ꎻ2.重庆工商大学计算机科学与信息工程学院ꎬ重庆㊀400067ꎻ㊀3.重庆工商大学设计艺术学院ꎬ重庆㊀400067)摘要:应用LED芯片的照度公式以及大型LED矩形阵列照度分布的对称性ꎬ建立了研究大型LED矩形阵列照度均匀度的物理模型ꎬ推导出计算大型LED矩形阵列照度均匀度的公式ꎮ利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离㊁长宽比以及m值的变化规律ꎮ得出:照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小ꎻ照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大ꎻ照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大ꎮ这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据ꎬ也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法ꎮ弥补了之前研究LED阵列照度均匀性方法上的不足ꎮ关㊀键㊀词:发光二极管ꎻ矩形阵列ꎻ光斑半径ꎻ均匀度中图分类号:O435ꎻO432.2㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀DOI:10.3788/fgxb20183905.0699IlluminationUniformityofLargeLEDRectangularArrayLIUQi ̄neng1ꎬ2∗ꎬLIUQin3(1.LaboratoryofTestControlIntegratedSystemEngineeringꎬChongqingTechnologyandBusinessUniversityꎬChongqing400067ꎬChinaꎻ2.CollegeofComputerScienceandInformationEngineeringꎬChongqingTechnologyandBusinessUniversityꎬChongqing400067ꎬChinaꎻ3.InstituteofDesignandArtꎬChongqingTechnologyandBusinessUniversityꎬChongqing400067ꎬChina)∗CorrespondingAuthorꎬE ̄mail:liuqineng57@163.comAbstract:UsingtheilluminationformulaofsingleLEDwickandthesymmetryoflargeLEDrectan ̄gulararrayilluminationdistributionꎬaphysicalmodelfortheilluminationuniformityoflargeLEDrectangulararrayswasestablished.TheilluminationuniformityoflargeLEDrectangulararraywasderived.ThisformulaisusedtostudytheilluminationuniformityoflargeLEDrectangulararrayswiththetargetdistanceandtheratiooflengthtowidthandthemvalues.Theilluminationuniformitydoesn tlinearlydecreasewiththeincreasingofthetargetdistanceꎬdoesn tlinearlyincreasewiththeincreasingoftheratiooflengthtowidthꎬandlinearlyincreaseswiththeincreasingofmvalue.TheserulesprovidetheoreticalbasisforimprovingtheuniformityoflargeLEDrectangulararraysꎬtheresearchdirectionandcalculationmethodareprovidedfortheilluminationuniformitydesignoflargeLEDrectangulararray.ItmakesupforthelackoftheuniformityofLEDarrayillumination.Keywords:LEDꎻrectangulararrayꎻspotradiusꎻuniformity㊀㊀收稿日期:2017 ̄08 ̄15ꎻ修订日期:2017 ̄11 ̄15㊀㊀基金项目:重庆市教委科技项目(KJ1500629)ꎻ重庆工商大学科技项目(1552006)资助SupportedbyScienceandTechnologyProjectofChongqingEducationCommittee(KJ1500629)ꎻScienceandTechnologyProjectofTechnologyandBusinessUniversity(1552006). All Rights Reserved.700㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第39卷1㊀引㊀㊀言作为一种新型光源ꎬ发光二极管(LED)由于其发光效率高(节能)㊁使用寿命长已被广泛地使用于各种照明环境ꎮ怎样让这种新型的光源在照明领域内得到更充分的使用ꎬ发挥出更大的应用价值ꎮ这就促使人们越来越重视在理论上对LED照明特性进行研究[1 ̄5]ꎮ近年来对LED照明特性的研究在很多方面都取得了成果ꎬ文献[6]对利用自由曲面透镜来实现单个LED光源的大视场角准直照明问题开展了研究ꎬ文献[7 ̄8]对自由曲面重新配光来实现单个LED光源的均匀照明问题开展了研究ꎮ随着对LED光源照明特性的深入研究ꎬ人们把注意力放在了对LED阵列的照明特性的研究上ꎬ文献[9 ̄11]对方形和圆形两种典型LED阵列的照明特性展开了研究ꎬ得出了其照明的变化规律和光斑的发散规律ꎮ文献[12 ̄13]分别对LED圆形阵列和LED方形阵列照度的均匀性问题开展了研究ꎬ得出了LED圆形阵列和LED方形阵列照度的均匀度与阵列结构参数的关系ꎮ目前对LED阵列照度均匀度的研究中还存在3个问题有待进一步深入:一是对光斑的范围没有做准确的定义ꎬ使得研究照度均匀度没有准确的范围ꎻ二是研究的对象仅是LED小型阵列(由一百个以内的LED灯芯构成的阵列)ꎬ而对大型LED矩形阵列(由一万个以上的LED灯芯构成的阵列)的照度均匀度问题没有做研究ꎻ三是仅对方形和圆形两种典型阵列的照度均匀度进行了研究ꎬ而对更一般的矩形阵列的照度均匀度问题未开展研究ꎮ而对现代的照明环境使用LED大型阵列的情况越来越多㊁越来越广ꎬ因此在理论上弄清大型LED矩形阵列这种非常具有代表性阵列的照度均匀度的变化规律有着重要的理论价值和应用价值ꎮ本文将对大型LED矩形阵列的照度均匀度展开研究ꎬ根据单个LED灯芯的照度公式以及大型LED矩形阵列在目标平面上照度分布的对称性ꎬ建立了研究大型LED矩形阵列光斑的照度均匀度的物理模型ꎬ推导出计算大型LED矩形阵列光斑的照度均匀度公式ꎮ利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离㊁矩形长宽比以及m值的变化规律ꎮ这些规律的获得为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据ꎬ也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和方法ꎮ2㊀理论建立LED大型圆形阵列的照度公式建立在单个LED芯片的照度公式的基础上ꎮ对于LED单个芯片ꎬ其视角θ与光强I由下式确定[14]:I=I0cosmθꎬ(1)式中的m值由半角θ1/2决定(θ1/2为光强降为中心光强一半对应的视角)ꎬI0为视角为0ʎ方向的光强ꎮLED芯片的m值根据制造工艺确定ꎬ由生产厂家提供ꎮzP(x,y,h)兹(X,Y,0)图1㊀单个LED芯片的照度Fig.1㊀Illuminanceofasinglechip目标平面上的照明点P的坐标在(xꎬyꎬh)处ꎬLED芯片的坐标为(XꎬYꎬ0)ꎬ见图1ꎮ在P点处LED芯片产生的照度E与光强I由下式确定[14]:㊀E(xꎬyꎬh)=Icosθl2ꎬ(2)其中l为芯片到P点的距离ꎮ结合式(1)和式(2)ꎬ可得在P点处单个LED芯片产生的照度为:E(xꎬyꎬh)=I0hm+1[(x-X)2+(y-Y)2+h2]m+32ꎬ(3)如果在平面z=0上有N个LED芯片ꎬ由于N个LED芯片发出的光彼此为非相干光ꎬ因此它们发出光的叠加为非相干叠加ꎬ即在P点处产生的照度为:E(xꎬyꎬh)=Nn=1I0hm+1[(x-Xn)2+(y-Yn)2+h2]m+32ꎬ(4)其中Xn㊁Yn为第n个LED芯片的坐标ꎮ下面研究的大型LED矩形阵列采用的设计为:矩形阵列的长边边长为Aꎬ平行于x轴ꎻ宽边. All Rights Reserved.㊀第5期刘启能ꎬ等:大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究701㊀A XBxP z (Z )(0,0,0)(x ,y ,h )Yy图2㊀大型LED矩形阵列的照度Fig.2㊀IlluminationoflargeLEDrectangulararray边长为Bꎬ平行于y轴ꎮ将长边和宽边都用奇数M个点等分ꎬ构成矩形阵列网格ꎮ每个小矩形网格的长为a=A/(M+1)㊁宽为b=B/(M+1)ꎮ在该矩形阵列网格的每个节点上放置一个LED芯片ꎬ则该大型LED矩形阵列的LED芯片总数N=(M+2)ˑ(M+2)ꎮ该大型LED矩形阵列放置于z=0平面内ꎬ阵列中心处的芯片的坐标在(0ꎬ0ꎬ0)处ꎬ目标平面为z=hꎬ如图2ꎮ由(4)式可得在目标平面上P点该大型LED矩形阵列产生的照度为:E(xꎬyꎬh)=(M+1)/2i=-(M+1)/2 (M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(x-ia)2+(y-jb)2+h2]m+32ꎬ(5)利用式(5)可以研究该大型LED矩形阵列在目标平面上光斑的照度规律ꎮ照度在目标平面上x轴和y轴上的公式分别为:Ex=(M+1)/2i=-(M+1)/2 (M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(x-ia)2+(jb)2+h2]m+32ꎬEy=(M+1)/2i=-(M+1)/2 (M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(ia)2+(y-jb)2+h2]m+32ꎬ(6)由于该大型LED矩形阵列芯片的分布相对于x轴㊁y轴以及z轴是对称的ꎬ所以阵列在目标平面产生的照度分布也是以z轴为对称轴ꎮ由对称性可知光斑的照度峰值出现在目标平面上的(0ꎬ0ꎬh)处ꎬ由式(5)可得光斑的照度峰值E0满足:E0(h)=(M+1)/2i=-(M+1)/2(M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(ia)2+(jb)2+h2]m+32ꎬ(7)对于聚光性较好的LED芯片ꎬ照度E大于光斑中心照度0.2E0的范围内汇集了90%以上的光通量ꎮ由此可以确定照度光斑的范围满足的关系为[9]:Eȡ0.2E0ꎬ(8)由于该大型LED矩形阵列的芯片在x轴和y轴方向分布不同ꎬ因此其光斑边缘到光斑中心的距离在x轴和y轴上是不同的ꎮ设在x轴上光斑中心到光斑边缘的距离为Rxꎬ在y轴上光斑中心到光斑边缘的距离为Ryꎬ由式(6)和式(8)可得Rx和Ry满足方程:(M+1)/2i=-(M+1)/2 (M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(Rx-ia)2+(jb)2+h2]m+32=0.2E0ꎬ(M+1)/2i=-(M+1)/2(M+1)/2㊀j=-(M+1)/2I0hm+1[(ia)2+(Ry-jb)2+h2]m+32=0.2E0ꎬ(9)取M=99ꎬ则阵列的LED芯片总数N=101ˑ101=10201个ꎬm=20ꎬA=8mꎬB=5mꎬ单个芯片的I0=2cdꎮ由式(5)㊁(6)㊁(9)计算出在目标距离h=10m处光斑的形状以及在x轴和y轴上照度的分布曲线ꎬ如图3所示ꎮ由图3(a)可知ꎬ该阵列的光斑为椭圆ꎮ由图3(b)和图3(c)可知ꎬ照度在x轴和y轴上的分布具有对称性ꎮ下面在上述光斑和照度分布的对称性基础上建立大型LED矩形阵列照度均匀度的评价方法ꎮ在文献[12 ̄13]中建立的研究LED阵列照度均匀度的计算方法中ꎬ由于没有对光斑的区域作鉴定ꎬ再加上大型LED矩形阵列的灯芯数巨大ꎬ因此用文献[12 ̄13]中的照度均匀度的计算方法来研究大型LED方形阵列照度均匀度会遇到困难ꎮ为了解决上述困难ꎬ首先在光斑和照度分布的对称性基础上建立照度均匀度u的概念ꎮ由于该阵列的光斑的对称性以及照度在x轴和y轴上的分布具有对称性ꎬ可以引入x轴和y轴上的照度均匀度ux和uy的概念来描述光斑内照度在x轴和y轴上的均匀程度ꎬ即:ux=ExE0ꎬ㊀uy=EyE0ꎬ(10). All Rights Reserved.702㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第39卷46x /m y /m420-2-4-6620-2-4-6(a )806E /l x420-2-4-6100604020(b )E 0E xx /m 80E /l x42-2-4100604020E 0E yy /m(c )-R y-R xR xR y图3㊀大型LED矩形阵列的光斑和照度分布曲线Fig.3㊀LightspotandtheilluminationoflargeLEDrectan ̄gulararray其中Ex=ʏRx-RxExdx/2RxꎬEy=ʏRy-RyEydy/2RyꎬE0为照度峰值ꎮ式(10)进一步化解为:ux=ʏRx-RxExdx2RxE0ꎬ㊀uy=ʏRy-RyEydy2RyE0ꎬ(11)式(11)中ux和uy的几何意义是:在图3(b)和图3(c)中的照度曲线在光斑内的面积与照度峰值在光斑内的面积之比ꎮux和uy越大表明照度曲线在光斑内的面积越接近照度峰值在光斑内的面积ꎬ其照度的均匀性就越好ꎮ因此可以分别用ux和uy的大小来衡量照度在x轴和y轴上的均匀程度ꎮ但是ux和uy还不能准确地描述整个光斑内照度的均匀程度ꎮ为了描述整个光斑内照度的均匀程度ꎬ利用该阵列光斑照度的对称性ꎬ对ux和uy做光斑长度的加权平均ꎬ即:u=2Rx2Rx+2Ryux+2Ry2Rx+2Ryuyꎬ(12)式(12)中的u就能够描述该阵列的照度均匀程度ꎬ利用式(12)即可以研究大型LED矩形阵列的照度均匀度的变化规律ꎮ3㊀照度均匀度下面应用式(6)~(12)ꎬ利用数值计算法研究大型LED矩形阵列的照度均匀度随目标距离㊁矩形长宽比以及m值的变化规律ꎮ该大型LED矩形阵列仍取M=99ꎬ则阵列的LED芯片总数N=101ˑ101=10201个ꎬ单个芯片的I0=2cdꎮ3.1㊀照度均匀度与目标距离的关系固定m=20㊁长A=8m㊁宽B=5m(长宽比A/B=1.6)ꎬ取目标距离z为8ꎬ9ꎬ10ꎬ11ꎬ12ꎬ13ꎬ14ꎬ15ꎬ16ꎬ17m10组数据ꎬ计算出对应的照度均匀度ux㊁uy㊁u的数据ꎬ见表1ꎮ利用表1中的数据绘出照度均匀度ux㊁uy㊁u随目标距离的响应曲线ꎬ如图4所示ꎮ在图4中实线㊁虚线㊁点划线分别为u㊁ux㊁uy随目标距离的响应曲线ꎮ由图4可知:目标距离对照度均匀度u㊁ux㊁uy都有明显的影响ꎬ照度均匀度u㊁ux㊁uy都随目标距离的增加而非线性地减小ꎮ当目标距离为8m时ꎬ其照度均匀度u㊁ux㊁uy分别为0.687ꎬ表1㊀不同目标距离下的照度均匀度ux㊁uy㊁uTab.1㊀uxꎬuyꎬuunderdifferenttargetdistancez/m891011121314151617ux0.7070.6910.6800.6720.6660.6610.6580.6550.6530.652uy0.6610.6560.6530.6500.6490.6480.6470.6460.6450.645u0.6870.6760.6680.6620.6580.6550.6530.6510.6500.649. All Rights Reserved.㊀第5期刘启能ꎬ等:大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究703㊀0.69816z /mu101214u u x u y0.700.710.680.670.660.65图4㊀均匀度随目标距离的响应曲线Fig.4㊀Responsecurvesoftheuniformityversustargetdistance0.707ꎬ0.661ꎻ当目标距离增大为17m时ꎬ其照度均匀度u㊁ux㊁uy分别减小为0.649ꎬ0.652ꎬ0.645ꎮ照度均匀度随目标距离变化的这一规律为提高大型LED矩形阵列照度均匀度的设计提供了方向ꎬ要想获得较好的照度均匀度其目标距离不能太远ꎮ3.2㊀照度均匀度与长宽比的关系固定目标距离z=10m㊁m=20㊁宽B=5mꎮ取长宽比A/B为1.1ꎬ1.2ꎬ1.3ꎬ1.4ꎬ1.5ꎬ1.6ꎬ1.7ꎬ1.8ꎬ1.9ꎬ2.0等10组数据ꎬ计算出对应的照度均匀度ux㊁uy㊁u的数据ꎬ见表2ꎮ表2㊀不同长宽比A/B下的照度均匀度ux㊁uy㊁uTab.2㊀uxꎬuyꎬuunderdifferentA/BA/B1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0ux0.6560.6600.6640.6690.6740.6800.6860.6930.7000.705uy0.6530.6530.6530.6530.6530.6530.6530.6530.6530.653u0.6550.6560.6580.6610.6640.6680.6720.6760.6800.684㊀㊀利用表2中的数据绘出照度均匀度ux㊁uy㊁u随长宽比的响应曲线ꎬ如图5所示ꎮ在图5中ꎬ实线㊁虚线㊁点划线分别为u㊁ux㊁uy随长宽比的响应曲线ꎮ由图5可知:长宽比对照度均匀度u㊁ux有明显的影响ꎬ照度均匀度u㊁ux都随长宽比的增加而非线性地增大ꎮ当长宽比为1.1时ꎬ其照度均匀度u㊁ux分别为0.655ꎬ0.656ꎻ当长宽比增大为0.69 1.8A /Bu1.21.41.6u u x u y0.700.710.680.670.660.652.0图5㊀均匀度随长宽比的响应曲线Fig.5㊀Responsecurvesoftheuniformityversusratiooflengthtowidth㊀2.0时ꎬ其照度均匀度u㊁ux分别增大为0.684ꎬ0.705ꎮ在图5中ꎬuy不随长宽比的增加而变化ꎬ其原因是计算中其宽边B保持不变ꎮ照度均匀度随长宽比变化的这一规律为提高大型LED矩形阵列照度均匀度的设计提供了方向ꎬ要想获得较好的照度均匀度可以适当增加矩形阵列的长宽比ꎮ3.3㊀照度均匀度与m值的关系固定目标距离z=10m㊁长A=8m㊁宽B=5mꎮ取m=15ꎬ16ꎬ17ꎬ18ꎬ19ꎬ20ꎬ21ꎬ22ꎬ23ꎬ24ꎬ计算出对应的照度均匀度ux㊁uy㊁u的数据ꎬ见表3ꎮ利用表3中的数据绘出照度均匀度ux㊁uy㊁u随m值的响应曲线ꎬ如图6所示ꎮ在图6中ꎬ实线㊁虚线㊁点划线分别为ux㊁uy㊁u随长宽比的响应曲线ꎮ由图6可知:m值对照度均匀度ux㊁uy㊁u有明显的影响ꎬ照度均匀度ux㊁uy㊁u都随m值的增加近似成线性地增大ꎮ当m值为15时ꎬ其照度均匀度ux㊁uy㊁u分别为0.660ꎬ0.669ꎬ0.649ꎻ当m值增大表3㊀不同m值下的照度均匀度ux㊁uy㊁uTab.3㊀uxꎬuyꎬuunderdifferentmvaluem15161718192021222324ux0.66900.67110.67330.67570.67780.68010.68240.68460.68690.6891uy0.64900.64980.65040.65120.65200.65280.65350.65430.55500.6558u0.66000.66130.66300.66460.66630.66790.66950.67120.67280.6745. All Rights Reserved.704㊀发㊀㊀光㊀㊀学㊀㊀报第39卷0.6822m u161820u u x u y0.670.660.6524图6㊀均匀度随m值的响应曲线Fig.6㊀Responsecurvesoftheuniformityversusmvalue为24时ꎬ其照度均匀度ux㊁uy㊁u分别增大为0.6745ꎬ0.6891ꎬ0.6558ꎮ照度均匀度随m值变化的这一规律为提高大型LED矩形阵列照度均匀度的设计提供了方向ꎬ要想获得较好的照度均匀度应该选择m值较大的芯片ꎮ4㊀结㊀㊀论应用LED灯芯的照度公式以及大型LED矩形阵列在目标平面上照度分布的对称性ꎬ建立了研究大型LED矩形阵列光斑的照度均匀度的物理模型ꎬ推导出计算大型LED矩形阵列光斑照度均匀度的公式ꎮ利用该公式研究了大型LED矩形阵列光斑的照度均匀度随目标距离㊁长宽比以及m值的变化规律ꎮ得出照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小ꎻ照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大ꎻ照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大ꎮ这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据ꎬ也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法ꎬ弥补了之前研究大型LED矩形阵列照度均匀性方法上的不足ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[1]DINGYꎬLIUXꎬZHENGZR.FreeformLEDlensforuniformillumination[J].Opt.Expressꎬ2008ꎬ16(17):12958 ̄12966.[2]苏宙平ꎬ阙立志ꎬ朱焯炜.用于LED光源准直的紧凑型光学系统设计[J].激光与光电子学进展ꎬ2012ꎬ49(2):022203.SUZPꎬQUELZꎬZHUZW.OpticalsystemdesignofthecompactcollimatorforLEDsource[J].LaserOptoelectron.Prog.ꎬ2012ꎬ49(2):022203.(inChinese)[3]SUNCCꎬCHENCYꎬHEHY.Preciseopticalmodelingforsilicate ̄basedwhiteLEDs[J].Opt.Expressꎬ2008ꎬ16:20060.[4]SUNCCꎬCHIENWTꎬMORENOI.Analysisofthefar ̄fieldregionofLEDs[J].Opt.Expressꎬ2009ꎬ17(12):13918 ̄13922.[5]WANGKꎬLIUSꎬCHENFꎬetal..FreeformLEDlensforrectangularlyprescribedillumination[J].J.Opt.A ̄PureAppl.Opt.ꎬ2009ꎬ11(10):105501 ̄105505.[6]罗晓霞ꎬ刘华ꎬ卢振武ꎬ等.实现LED准直照明的优化设计[J].光子学报ꎬ2011ꎬ40(9):1351 ̄1355.LUOXXꎬLIUHꎬLUZWꎬetal..Automatedoptimizationoffree ̄formsurfacelensforLEDcollimation[J].ActaPho ̄ton.Sinicaꎬ2011ꎬ40(9):1351 ̄1355.(inChinese)[7]丁毅ꎬ顾培夫.实现均匀照明的自由曲面反射器[J].光学学报ꎬ2007ꎬ27(3):540 ̄544.DINGYꎬGUPF.Freeformreflectorforuniformillumination[J].ActaOpt.Sinicaꎬ2007ꎬ27(3):540 ̄544.(inChinese)㊀[8]丁毅ꎬ郑臻荣ꎬ顾培夫.实现LED照明的自由曲面透镜设计[J].光子学报ꎬ2009ꎬ38(6):1486 ̄1490.DINGYꎬZHENGZRꎬGUPF.FreeformlensdesignfoeLEDillumination[J].ActaPhoton.Sinicaꎬ2009ꎬ38(6):1486 ̄1490.(inChinese)[9]刘沁ꎬ刘启能.方形LED阵列光斑发散特性的幂函数拟合[J].光子学报ꎬ2015ꎬ44(1):56 ̄60.LINQꎬLIUQN.PowerfunctionfittingmethodsoflightspotdivergencecharacteristicsofLEDsquarearray[J].ActaPhoton.Sinicaꎬ2015ꎬ44(1):56 ̄60.(inChinese)[10]刘沁ꎬ刘启能.圆形LED阵列的光斑发散特性研究[J].激光技术ꎬ2015ꎬ39(6):701 ̄704.LINQꎬLIUQN.DivergencecharacteristicsoflightspotofLEDroundnessarray[J].LaserTechnol.ꎬ2015ꎬ39(6):. All Rights Reserved.㊀第5期刘启能ꎬ等:大型LED矩形阵列光斑照度的均匀性研究705㊀701 ̄704.(inChinese)[11]刘启能ꎬ代洪霞.幂函数拟合研究LED圆形阵列光斑的发散特性[J].人工晶体学报ꎬ2015ꎬ44(5):685 ̄689.LIUQNꎬDAIHX.PowerfunctionfittingmethodsoflightspotdivergencecharacteristicsofLEDcirculararray[J].J.Synth.Cryst.ꎬ2015ꎬ44(5):685 ̄689.(inChinese)[12]王加文ꎬ苏宙平ꎬ袁志军ꎬ等.LED阵列模组化中的照度均匀性问题[J].光子学报ꎬ2014ꎬ43(6):919 ̄924.WANGJWꎬSUZPꎬYUANZJꎬetal..StudyonuniformityofLEDarrayilluminationdistributionontargetplane[J]ꎬActaPhoton.Sinicaꎬ2014ꎬ43(6):919 ̄924.(inChinese)[13]赵芝璞ꎬ季凌燕ꎬ沈艳霞ꎬ等.基于PSO粒子群算法的LED照明系统光照均匀性研究[J].发光学报ꎬ2013ꎬ34(12):1677 ̄1681.ZHAOZPꎬJILYꎬSHENYXꎬetal..ResearchofilluminationuniformityforLEDarraysbasedonPSOalgorithm[J].Chin.J.Lumin.ꎬ2013ꎬ34(12):1677 ̄1681.(inChinese)[14]姚家祎.照明设计手册[M].北京:中国电力出版社ꎬ2006:187 ̄188.YAOJW.LightingDesignManual[M].Beijing:ChinaPowerPressꎬ2006:187 ̄188.(inChinese)刘启能(1957-)ꎬ男ꎬ四川泸州人ꎬ教授ꎬ主要从事应用光学的研究ꎮE ̄mail:liuqineng57@163.com. All Rights Reserved.。
室外led显示屏工程方案(用户方案)室外LED显示屏工程方案项目背景:本公司为贵方设计一块功能强大、节能环保的LED电子显示屏,用于信息发布和视频播放。
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观众是广告或新闻及其它信息所直接作用者,在观众中的感受中,系统应该是丰富而活泼的视觉和听觉信息媒体,观众看到的是丰富多彩、生动活泼、妙趣横生的节目:图片、动画、文字、视频图像等,听到的是悦耳的音乐和解说词。
因此,我们可将室外大型LED显示屏设计成一个信息制作、接收、处理和显示的系统,而不单是一块显示屏。
2、系统的拓扑图注:此图为LED系统总体设备图,如只需其中几项功能,可单独配置。
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屏体能与计算机监视器同步,点点对应,无闪烁现象。
2)高亮度:采用超高度LED发光管,屏幕显示内容在室光下清晰可见,整屏亮度4/8级可调。