刘　沁,刘启能

(1.重庆工商大学 设计艺术学院，重庆 400067; 2.重庆工商大学 计算机科学与信息工程学院，重庆 400067)

圆形LED阵列的光斑发散特性研究

刘沁1,刘启能2

(1.重庆工商大学 设计艺术学院，重庆 400067; 2.重庆工商大学 计算机科学与信息工程学院，重庆 400067)

摘要：为了获得圆形发光二极管(LED)阵列的光斑发散特性，利用单个LED芯片的照度公式推导出圆形LED阵列的照度公式、光斑半径和发散角公式。采用数值计算方法对圆形LED阵列光斑的发散角随m值、随阵列半径以及随目标距离的变化规律进行了理论分析，取得了这3种情况下光斑发散角的变化数据。结果表明，光斑发散角随m值的增加而减小，随阵列半径增加而减小，随目标距离的增加而增大。这一结果对利用圆形LED阵列来实现照明设计是有帮助的。

关键词：光学设计；发光二极管；圆形阵列；光斑半径；发散角

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引言

发光二极管(light emitting diode，LED)作为一种新型光源，由于其发光效率高、寿命长、发光方向性好，已经被广泛地应用于各种照明领域，包括背光源、大屏幕显示、汽车和特种照明灯等。对LED这种新型光源照明特性的理论研究也越来越受到业内人士的关注[1-5]。参考文献[6]和参考文献[7]中研究了通过自由曲面来重新配光实现LED光源的均匀照明。参考文献[8]中研究了利用自由曲面透镜来实现LED光源的大视场角准直照明。

但由于受生产技术和工艺的限制，单个LED芯片的功率较小，产生的照度不强，限制了单个LED芯片在多数照明领域的应用。为了解决单个LED芯片照度不足的问题，可将多个LED芯片构成LED 阵列集成用于适合不同照明需要[9-11]的情况。……