[發明專利]一種多芯片LED模組的照度均勻性優化設計方法

有效

• 申請號: 201910149173.2
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109815634B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 樊嘉杰;陳威;謝超逸;經周
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種多芯片LED模組的照度均勻性優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，確定LED模組與光接收面的間距h、光接收面所需的照度均勻度E_B1/E_A1即最小照度E_B1與最大照度E_A1之比；

確定安裝在LED模組上的LED燈珠的顆數為n、LED燈珠的發光強度I₀和光束角2θ_1/2，LED燈珠等間距安裝在LED模組上，定義安裝在LED模組上的LED燈珠之間的間距為d；

步驟二，計算得出LED燈珠之間的距離d；

步驟三，已知LED燈珠之間的距離d，對LED模組進行光學仿真，得出照度均勻度E_B2/E_A2，其中E_B2為實際最小照度和E_A2為實際最大照度；

步驟四，將仿真照度均勻度E_B2/E_A2與光接收面的所需的照度均勻度E_B1/E_A1做差得到差值，若二者間差值在設定的范圍c內，結束本步驟，得到符合的LED燈珠的顆數n和LED燈珠之間的間距為d；若差值不在范圍c內，則增大或減小LED燈珠的顆數n，重復步驟一；

光接收面上任意一點的照度值都是由LED模組上所有LED燈珠共同貢獻的，LED模組上所有LED燈珠呈J行K列等間距安裝，LED燈珠的顆數n＝J×K，J與K均為奇數，位于(J+1)/2行、(K+1)/2列的LED燈珠正下方的A點的照度值最大，位于邊緣角落位置的四顆LED燈珠對角連線的交叉點的正下方的B點照度值最小；LED的發光強度符合近朗伯分布，

定義α_(j，k)為第j行第k列的LED_(j，k)與A點的豎向夾角，r_(j，k)為第j行第k列的LED_(j，k)到A點的距離，

當j＝(J+1)/2且k＝(K+1)/2時，即A點的正上方為LED_{((J+1)/2，(K+1)/2)}燈珠，根據距離平方反比定律，則LED_{((J+1)/2，(K+1)/2)}在A點的照度為：

根據幾何關系能夠得到以下關系式：

根據公式(1)，可知LED_(1，1)在角度為α₁時的光強I(α₁)為

I(α_(j，k))＝I₀cos^m(α_(j，k)) (6)

m是近朗伯光系數；

根據距離平方反比定律，結合公式(4)～(6)，可以得到LED_(j，k)在A點的照度

A點的照度如公式(8)所示：

E_A＝E_{(1，1)to A}+…+E_{(j，k)to A} (8)

B點位于四顆LED之間，其正上方上不存在LED燈珠，用公式(7)的照度計算方法計算LED_(j，k)對B點的影響；

B點的照度如公式(9)所示

E_B＝E_{(1，1)to B}+…+E_{(j，k)to B} (9)

根據公式(8)和(9)，用二分法求解計算出LED燈珠的間距d。

2.根據權利要求1所述的一種多芯片LED模組的照度均勻性優化設計方法，其特征在于，LED模組采用非理想余弦分布的近朗伯光源LED器件，光強分布函數表示為：

I_θ＝I₀cos^mθ (1)，

式(1)中I₀為已知的LED燈珠的發光強度，θ為已知的LED燈珠的發光角度，m是近朗伯光系數；

其中，當I_θ＝I₀/2時，θ＝θ_1/2，由公式(1)可以推算得到m：