浅谈侧入式无导光板LED平板灯设计

浅谈侧入式无导光板LED平板灯设计

罗汝洪

广州启上设计有限公司520663

摘要：目前传统平板灯存在光输出效率低、内部导光板制造成本高、设计过程复杂等缺点，为了解决这些问题，我们可以设计一种侧入无导光板的LED平板灯。这款平板灯使用复合抛物面反光杯（CPC），运用掠射和叠加的方法，将LED阵列发出的光束集聚并投射在出光面板上，实现其照度均匀性。此设计还采用Taguchi实验方法，并借助Tracepro软件仿真分析，对影响该灯具最大照度和照度均匀度的因子进行研究与剖析，同时利用ANOVA理论分析出因子对质量的影响水平，进而优化灯具的各项结构参数，最终设计出一款均匀度95.87%、最大照度39870lx无导光板LED平板灯。

关键词：光学设计；平板灯；Tracepro；Taguchi；ANOVA

引言：近年来，高照度LED照明技术开展迅速，LED灯具也应运而生。与传统灯具比较，LED灯具因其灯光柔和、发光面积大、照明均匀、环保节能等优点，成为室内大面积照明的主流产品。

目前，LED平板灯主要采用直下式与侧入式两种。直下的LED平板灯光源安装在灯箱底部，由于需要保证混合距离一定，光强可以均匀，平板灯厚度较大，使其显得沉重。相比之下，侧入LED平板灯在灯箱的一侧安装光源，并使用导光板(LGP)混合光，而不受混合距离的限制。但是LED发出的光线在LGP内经多次耦合才到达扩散板，光损较大；而且LGP的加入使得灯具重量较重，价格较高。为此，本文研究一种侧入式无LGP的LED平板灯，运用辅助柱面透镜方法实现灯具的照度均匀性，以实现LED平板灯外型轻薄和低成本。通过理论建模和模拟仿真，得到LED平板灯的最优设计参数，并进行了实验验证。

1、设计原理

1.1结构模型

侧入式无导光板LED平板灯的内部结构如图1所示，主要包括LED灯珠、复合抛物面反光杯（CPC）、出光面板及后面板。

此最优解模拟出来的平板灯中，最大照度42418lx，均匀度92.28%，最大照度接近最大但均匀度仍有待提高，这是由于在最优解选择时更倾向于照度的提升。可见，通过最优解得出的组合距离设计的品质要求还有差距，因而，还要通过对参数进行合理的调整才能达到目标值。

3、结论

文中设计了一种无导光板的LED平板灯，在设计过程中通过Taguchi方法对影响灯具照度和均匀度的因子进行实验研究，并通过Tracepro软件模拟仿真，经过ANVOA分析方法对因子的影响程度进行剖析。分析说明：光源模块间距对该平板灯的均匀度影响最大，占有42.00%的影响地位；而关于最大照度，主要影响因子同为光源模块间距，占49.43%，灯具宽度次之，占33.40%。

参考文献：

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