基于非成像光学的LED高收光率的抛物反射器研究

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式中βHOG,βAOF。由(8)式可知,反射1为∠2∠

器的光能利用率不仅与反射器的收光角ε有关,还与光源相对反射器的角度γ有关。当γ=0时由(8)式可得

η|γ=0=π-θ.(9)

π2

　　比较()式和,,对。图6为γ(γ=0,10°,20°,

η与收光角ε的关系曲线。由,对一定的反射器通过旋转光源可以提高光能利用率;对不同的收光角ε,反射镜获得最大的能量利用率时的LED光源旋转角度不同。

图4几何收光率ξ与口径y的关系

Fig.4Relativecurveofgeometricξ

andy

2.2　LED。设朗伯型LED光源发光面法线方向光强最大为I0,则其总光通量

Φ(6)0=πI0.

　　图5为抛物反射镜的收光角仍为ε,LED光源

)发光面法线相对垂轴的旋转角为γ(即∠BOA=γ

时光被反射杯反射的立体角求解示意图,可以看到上部和右侧都有一部分光遗漏

。

图6当光源发光面与反射器轴线的夹角γ不同时光能

利用率η与收光角ε的关系

Fig.6Relationbetweenlightenergyutilizationηandcollectionangleεwithdifferent

rotationangleγ

图7所示为不同利用率时,旋转角γ与利用率η的关系。由图可见随着利用率的增加,通增量Δ

过旋转角度而提高利用率的增幅逐渐减小,同时,需要旋转的角度也不断减小。

图5LED光源相对垂轴旋转γ后被反射杯反射的

立体角求解示意图

Fig.5Solveschematicofsolidangleofreflectedpart

ofLEDthatrotatesγrelativeverticalaxis

由抛物镜出射的光通量为

γ

Φ=I0π-θ-γ

∫

arccos

ββsin21d1-tan∫

arccos

ββ+sin27)2d2(,

cosβcot2cosγ

η的关系图7利用率不同时旋转角γ与利用率增量Δ

ηwithFig.7RelationbetweenγandΔ

differentutilizations

则反射器的光能利用率η为

η=1-ββsin21d1-π0tanγ

θ-γ

π

∫

arccos

ββ+sin22d2.(8)

cosβcot2cosγ

3　模拟仿真与分析

由第2节分析可知,根据选定的光能利用率,可以