工程師解析:高功率LED照明燈具光學(xué)設(shè)計

　　配光量測

　　配光量測的照射距離為3m，依此量測照射壁面時的照度，接著針對目視與配光量測結(jié)果進(jìn)行評鑒。圖11是照射距離3m，4種照射直徑時的配光特性測試結(jié)果，由圖可知新世代大型照明燈具可以獲得低照度不均、良好的配光特性。此外3m照射距離的中心照度，0.9m最小照射直徑與1.5m最大照射直徑時，可以獲得570流明(lm)與300流明(lm)實用等級的照度與配光特性。

　　色不均特性

　　如上述藍(lán)光發(fā)光二極管組合釔鋁石榴石熒光體的白光發(fā)光二極管，結(jié)構(gòu)上發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的藍(lán)光配光特性，與藍(lán)光激發(fā)組合釔鋁石榴石熒光體產(chǎn)生的黃光配光特性不同，因此隨著照射角度顏色會改變。

　　新世代大型照明燈具的光學(xué)系統(tǒng)使用鏡片數(shù)組與聚光鏡片，除了可以使光線高效率收斂至開口處之外，還能夠使發(fā)光二極管產(chǎn)生的光線均勻化(Homogenizing)，有效消除照射光的色不均勻現(xiàn)象。

　　如圖12所示發(fā)光二極管單體的場合，中心部位的色度分別是x=0.2742，y=0.2831比較偏藍(lán)色，距 離光軸16°的位置x=0.3114，y=0.3704，周邊部位30°的位置x=0.3358，y=0.3745，隨著角度不同色度變化非常明顯，即使目視都可以分辨照射光中心部位與周邊部位顏色差異。

　　新世代大型照明燈具的光學(xué)系統(tǒng)使用部份開口進(jìn)行投影，變倍的廣角端(Wide)照射角度為16°。雖然理論上無法進(jìn)行角度與LED單體相同比較，不過基本上周邊部位與中心部位的比較，可作相同色不均勻的評鑒。

　　新世代大型照明燈具的中心部位色度x=0.3220，y=0.3252，中間部位亦即距離光軸5°位置的色度x=0.3247，y=0.3294，周邊部位10°的位置x=0.3128，y=0.3178，與發(fā)光二極管單體比較時，角度造成的色度差異明顯減少。

　　結(jié)語

　　以上介紹高功率白光發(fā)光二極管構(gòu)成的新世代配光控制型大型照明燈具的特性。研究人員透過設(shè)計、試作，解決高功率白光發(fā)光二極管構(gòu)成的大型照明燈具配光控制問題點，獲得無照度不均而且非常柔順的配光分布特性。

　　此外新世代配光控制型大型照明燈具使用的光學(xué)系統(tǒng)，可以有效改善色不均現(xiàn)象，今后將進(jìn)行詳細(xì)的發(fā)光二極管內(nèi)部模型化，進(jìn)行將藍(lán)光與熒光體納入考慮的光學(xué)系統(tǒng)仿真分析。由于光學(xué)系統(tǒng)對混色非常有利，而且使用單色發(fā)光二極管的照明燈具，可以獲得高效率、立體影像的全像(Hologram)再生照明，因此研究人員計劃制作組合單色發(fā)光二極管，開發(fā)全彩、無色不均的照明燈具。