带半圆柱微透镜的超薄直下式LED平板灯设计

发布时间：2021-04-17 13:08

　　为了解决传统直下式发光二极管（LED）平板灯厚度大、均匀度较低的缺点,设计一种带半圆柱微透镜的超薄平板灯.该透镜上半部分是竖放的圆柱,下半部分是横放的半圆柱阵列.以一个正六棱柱作为单元模块,通过Tracepro软件及Taguchi实验法进行模拟仿真,对带半圆柱微透镜的半圆柱半径、圆柱厚度、透镜半径及透镜距LED的高度进行优化.结果表明:当半圆柱半径为0.2 mm,透镜半径为1.5 mm,透镜距LED高度为2.5 mm,圆柱厚度为0.5 mm时,其显示效果最好,并设计出一款厚度为15 mm,照度均匀度为95.53%,光效率为95.99%的超薄直下式LED平板灯,该平板灯符合现代超薄、节能的发展要求. 

【文章来源】：华侨大学学报(自然科学版). 2020,41(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

传统直下式LED平板灯结构

文中设计的半圆柱微透镜结构,如图2所示.该微透镜上半部分是圆柱,下半部分是半圆柱阵列,材料均为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,透射率为94%,折射率为1.49).为了使透镜对光有更好的分配作用,将透镜按照不同方向摆放,以7个透镜作为一个模块,六棱柱模块图,如图3所示.图3 六棱柱模块图

半圆柱微透镜扩散原理图,如图4所示.由图4可知:LED经过单个透镜的光线路径只有折射和直射两种(忽略菲涅尔反射和吸收),而影响其照度均匀度的因子主要是带半圆柱微透镜的半径(R)、透镜上半部分圆柱的厚度(d)、透镜下半部分的半圆柱半径(r)和透镜下表面距LED光源的高(h).图5 半圆柱微透镜部分扩散原理图

【参考文献】：
期刊论文
[1]带有圆台的超薄直下式LED背光设计[J]. 王先盛,朱向冰,吴康康,高腾.  光学与光电技术. 2018(05)
[2]一种带有曲面底板的直下式LED平板灯设计[J]. 向昌明,文尚胜,史晨阳,陈颖聪.  红外与激光工程. 2017(07)
[3]高均匀度超薄直下式LED平板灯混光元件的设计与研究[J]. 庞培元,文尚胜,黄雅琪,张帅,陈心雅,陈浩伟,马丙戌,康丽娟.  光子学报. 2017(05)
[4]一种新型LED平面光源的研究[J]. 王能获,赵韦人,陈均华,孟盈君,周益羊,张欣.  广东工业大学学报. 2017(01)
[5]基于Taguchi方法的曲面底板LED阵列重影问题研究[J]. 史晨阳,文尚胜,陈颖聪.  发光学报. 2015(06)
[6]基于逆向优化设计的高能量利用率LED路灯透镜[J]. 颜稳萍,郭震宁,林介本,甘汝婷,林木川,潘诗发,廖炫.  光学学报. 2015(04)
[7]基于Taguchi方法的曲面LED阵列照度问题研究[J]. 史晨阳,文尚胜,陈颖聪.  发光学报. 2015(03)
[8]Design of a backlight module with a freeform surface by applying the Taguchi method[J]. 陈颖聪,文尚胜,宋鹏程.  Chinese Optics Letters. 2015(03)
[9]直下式LED平板灯的均匀照明设计[J]. 颜稳萍,郭震宁,林介本,甘汝婷,林木川,黄学铃.  光电子.激光. 2014(10)
[10]基于近场侧面均匀照明的LED投射器研究[J]. 赖丽萍,庄其仁,梁德娟,周业鹏,庄琳玲,王巨锋.  光学学报. 2014(03)

博士论文
[1]偏轴光学系统矢量像差理论研究[D]. 任百川.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012

硕士论文
[1]LED自由曲面配光镜的设计及应用[D]. 王雪娇.中国计量学院 2015



本文编号：3143508