一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，包括以下步骤：通过仿真软件模拟得到单个扩展光源在目标平面的照度分布，进而拟合得到所述单个扩展光源的照度分布函数；基于照度均匀度判据及LED阵列的目标照度分布，确定基于单个扩展光源的单颗自由曲面透镜的照度分布函数；通过能量映射关系以及上述所得的各照度分布函数，确定所述自由曲面透镜的函数。一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计控制系统，包括：光源照度函数确定模块、透镜照度函数确定模块、透镜函数确定模块。根据本发明专利技术能有效解决大距高比，扩展光源，近场接收面等严苛条件下的照度优化问题，同时还能减小背光模组的厚度以及所用LED芯片的数量，广泛应用于背光领域。

【技术实现步骤摘要】
一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法及控制系统
本专利技术涉及背光领域，具体为实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法。
技术介绍
由于LED具有体积小，响应快，节能环保等优点，因此LED已经成为当今最普遍的光源，被广泛应用在道路照明、汽车大灯和背光显示等方面。LED背光有以下两种方式：直下式背光和侧入式背光。相比较于侧入式背光，直下式背光具有尺寸可调和动态调光的优势。动态背光能有效提高大尺寸液晶显示器的屏幕对比度和能量利用率。直下式背光结构由LED阵列和液晶面板组成。LED阵列的照度均匀性对整个背光模块是非常关键的。大尺寸的超薄LED背光系统能通过LED密集排布实现阵列均匀照明，但这会导致需要大量的LED光源，增大成本和散热等问题。为了用较少的LED实现阵列均匀照明，可以通过增大背光模组的厚度来提高混光距离，从而实现均匀照明，但这与超薄LED背光系统的设计相违背。现有的基于光强度分布的算法，对LED大尺寸超薄背光，在严苛条件下(大距高比，扩展光源，近场接收面)，很难获得均匀的照度分布。当光学透镜中心高度h和LED芯片的直径D的比值h/D小于5时，光源应被当做扩展光源。此时，若仍然基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，包括以下步骤：通过仿真软件模拟得到单个扩展光源在目标平面的照度分布，进而拟合得到所述单个扩展光源的照度分布函数；基于照度均匀度判据及LED阵列的目标照度分布，确定基于单个扩展光源的单颗自由曲面透镜的照度分布函数；通过能量映射关系以及上述所得的各照度分布函数，确定所述自由曲面透镜的函数。

【技术特征摘要】
1.一种实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，包括以下步骤：通过仿真软件模拟得到单个扩展光源在目标平面的照度分布，进而拟合得到所述单个扩展光源的照度分布函数；基于照度均匀度判据及LED阵列的目标照度分布，确定基于单个扩展光源的单颗自由曲面透镜的照度分布函数；通过能量映射关系以及上述所得的各照度分布函数，确定所述自由曲面透镜的函数。2.根据权利要求1所述的实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，所述扩展光源的照度分布函数可表示为：E(r)＝a0+a1r+a2r2+…+a10r10，其中，r是所述扩展光源与其在目标平面上的投射点之间的距离，a0,a1,a2…a10均为所述照度分布函数的系数。3.根据权利要求2所述的实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，所述通过仿真软件得到的模拟结果包括L个离散点及各点对应的照度值Ei，其中1≦i≤L。4.根据权利要求3所述的实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，通过采用最小二乘法计算方差，求得所述方差的最小值，并得到各系数的值，进而拟合确定所述扩展光源的照度分布函数；其中，所述方差可表示为其中E(ri)为i点的拟合目标照度函数。5.根据权利要求4所述的实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，所述方法还包括通过引入归一化互相关系数NCC，来确保拟合的准确性；其中，所述归一化互相关系数6.根据权利要求5所述的实现LED阵列均匀照明的透镜设计方法，其特征在于，当LED光源个数为P时，所述LED阵列目标照度分布总和E'(x,y)可表示为：其中，E'(rj)表示单个光源时j点的照度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，刘胜，赵志力，徐冰，郝俊杰，
申请(专利权)人：广东昭信光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44