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照明LED的阵列研究与仿真

作者:时间:2009-11-23来源:网络收藏

是一种寿命长、功耗低、无辐射的节能环保型光源, 大多数专家预测21世纪将是以固体发光材料为核心的,即以为代表的新型光源、绿色的世纪,因此光源具有光明的前景。近年来,LED灯具产品开发的种类越来越多,设计合适的LED灯具显得尤为重要。由于单颗LED的功率很小,作为来使用,要求在区域内具有一定的均匀光通量和照度,所以需要采用LED的形式,加大其发光亮度和发光面积,改善光照的均匀性。本文对LED进行,并根据结果进行分析,得出各种的特点,分析适合此阵列的灯具,为LED灯具设计提供精确的参考依据。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/169445.htm

1. LED及其照明应用

LED(Lighting Emitting Diode)即发光二极管,它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。因其是寿命长、功耗低、无辐射的节能环保型光源,所以近年来,LED光源特别是白光LED引起人们的极大关注。

LED在照明领域的应用主要包括夜景照明、汽车照明、交通灯、专用普通照明、特种照明和安全照明。随着LED发光效率的不断提高,LED照明会慢慢代替白炽灯照明,走入千家万户。

2. LED阵列照度计算及其分布

2.1 LED阵列照度的计算

照度(Luminosity)指物体被照亮的程度,采用单位面积所接受的光通量来表示,表示单位为勒[克斯](Lux) ,即lm/m2。 1 勒[克斯]等于 1 流[明]( lm)的光通量均匀分布于 1 m2 面积上的光照度。LED阵列的照度是多个单个LED照度的线性叠加。因此只分析单个LED照度。
通常LED所照射的目标距离比LED本身大的多,在这种情况下将LED发光管简化为一个有一定空间光强分布的点光源。点光源的特点是能以4 立体角向周围空间发出相同发光强度的光辐射。假设面元dS接受LED点光源S的光照,设点光源S至面元dS的距离为r,并且点光源发出的元光束的光轴与面元的法线N之间的夹角为 ,则面元上的照度为:

LED的光强分布不是一个理想的余弦分布,该分布可以表示为:

当LED照射到与其光轴方向垂直的平面时,在该平面上的光照度分布为:

以上公式为下面LED阵列照度的依据公式。

2.2 LED阵列

2.2.1 LED阵列中LED间距的分析

由于LED是一种非相干光源,因此两个LED对平面上某一区域的光照度为其单个的叠加(多个LED同理叠加),则有(式中d为两个LED之间的距离)



d增加到0.0218时,原点附近的区域的光照度不至下降很多,此距离比较合适。通过仿真可以验证计算结果,如图1所示,当d=0.0218m时,原点附近照度较均匀。



2.2.2 LED阵列分布

LED阵列分布主要研究的是LED阵列分布方式,根据阵列分布方式不同,可以分为面排列方式和立体排列方式。

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关键词: 仿真 研究 阵列 LED 照明

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