半導體照明中的非成像光學及其應用

廣東省汕尾職業技術學院 彭 強

半導體照明中的非成像光學及其應用

廣東省汕尾職業技術學院 彭 強

針對目前半導體照明中非成像光學應用的缺陷，文章分析了研究半導體照明中非成像光學應用的現狀以及優化應用實踐方法。其目的是為相關建設者提供一些理論依據。

半導體照明；非成像光學；LED

半導體照明系統中的非成像光學理論是滿足當前現代化建設對照明系統應用需求的重要研究課題，相關人員應在明確其作用現狀的前提下，找出優化應用的方式方法，從而促進現代化經濟建設的快速穩定發展。

1　研究半導體照明中非成像光學應用的重要性

半導體產業的飛速發展，使得人們對燈光照明效果的需求越來越大，這就要求相關建設人員應加大半導體照明系統中非成像光學的研究。然而，在實際研究應用過程中，相關人員并未認識到基于半導體照明中非成像光學理論光源的作用效果，這就嚴重影響了其作用效果的發揮。LED是目前市場環境中，其具有壽命長、能耗低以及亮度高等特點。因此，作為半導體照明非成像光學的重要應用體現，相關人員應在明確半導體照明系統中非成像光學的研究現狀，來找出優化LED作用效果的手段，也是解決當前LED器件使用缺陷的有效方法［1］。

2　半導體照明中非成像光學的研究現狀

對于半導體照明的非成像光學器件研究，最早始于20世紀三四十年代的美國，而其照明體系的形成是在70年代。具體來說，非成像光學系統具有能源利用率高以及使用便捷的特點，因此，其被廣泛應用于各類照明系統設計中。相關研究表明，非成像光學研究的理論依據為定光分布和光線耦合。其中定光分布設計是根據光學維度來實現作用效果的，其具體應用關鍵點集中于二維與三維的自由設計。這是因為二維定光分布設計容易受到旋轉對稱性以及平移對稱性的影響。而光線耦合則主要是通過利用太陽能資源，來設計準直透鏡，從而實現LED照明系統使用的高效性。在研究上述課題內容過程中，合理分配光能以及設計定光分布照明光學系統，是使半導體照明系統中非成像光學理論發揮作用的關鍵［2］。

以LED板的非成像光學理論應用過程為例。相關研究表明，LED板是一種發光的媒介，因此，其照明系統的操作過程在光源釋放層面會存在一定的差異性問題。因此，相關研究人員可通過實現主屏光線的成像機制，來控制LED板在照明過程中出現的問題。具體來說，主屏光線成像機制的作用效果與光線之間的夾角有關，即當主屏與光線間的夾角越大，其進行照明的光線效果就越差。造成這一問題存在的原因是，LED光源的作用效果具有一定的靈活性特點。針對這一問題影響，相關研究人員應根據LED板施工環境以及光照設計需求，要對LED光源作用的靈活性進行一系列具有自主性的調整。在此情況下，LED板就能滿足不同環境、不同光源對其照明效果的需求。例如，研究人員應從技術層面出發，并將光學基本理論作為核心控制因素的情況下，根據不同場合以及不同條件，來設計出相應的LED光源［3］。

3　優化半導體照明中非成像光學的應用實踐

3.1非成像光學的應用控制要點

與傳統的光學應用機制不同，半導體照明系統不存在能量過度消耗以及光源一次性運用不合理的問題。因此，相關研究人員應控制好光源的能量轉化層面處理，來擴大光源在一次成像領域未開發出的體系能量價值。具體來說，就是通過優化能量轉換體系，來提高半導體照明系統的作用效果。

此外，為實現半導體照明系統的平面型光源界限的控制，研究人員可從光線的原始點型光源以及光學基礎出發，進而使非成像光學體系主屏能夠更為穩定的為光源全方位釋放提供全息全能性的光線。在此情況下，半導體照明系統光線的強度就能夠得到全方位的提升和作用效果優化。與此同時，對于優化的效果，研究人員還要實現其可控性，從而滿足相關場合的自主調節作用。這是打破傳統光學機制運行狹隘且局限性較大缺陷的系統控制框架，相關研究人員應以人性化作為首要原則，來提高半導體人們對新型照明系統使用的適用性［4］。

3.2應用實例

當LED照明系統作用于閱讀室中，讀者對系統應用的需求為光線柔和，以緩解其長期閱讀引起的視覺疲勞。首先，LED閱讀燈需設置在統一平面上，并控制其照明強度處在特定數值作用的范圍內。這樣一來，照明系統設計人員就能找出具有一定作用效果的LED照明環境，這是半導體照明中非成像光學理論作用效果的重要體現。其次，對于具體使用過程的效果控制過程，基于半導體照明的非成像光學會在主屏光線上形成一個最大邊沿的暗點。這種情況就意味著照明系統的光照強度達到了上限。這種情況，就實現了對閱讀者眼睛的保護，從而實現人性化的技術應用目標。最后，半導體照明中非成像光學要按照相關的控制要求，合理設置發光線與軸線的發光角，從而使光源起到保護閱讀室人員視力的作用。

3.3分布給定光方法

相關研究表明，對于光線耦合的應用控制效果是通過光線的有效收集來實現的。此結論作用于半導體照明中非成像光學理論的發展過程以及相關的問題研究時，光線耦合的應用控制效果就側重于按照相關需求進行非配光能以及各種給定光方面。相關學者認為點光源的給照度分布過程本身，就屬于半導體照明中的非成像光學理論應用研究領域。具體來說，可利用相關數學模型以及微分方程來優化分布給定光的作用效果。此過程，如果按照設計維度進行區分，可將分布給定光方法分為兩種，即三維設計和三維自由設計［5］。但是從光源尺寸角度來看，還可將給定關的分布分為兩種形式，即擴展光源設計和點光源設計。其中擴展光源的實現過程具有一定難度，因此研究人員應以不斷探究的治學態度，來實現此類問題的數學模型求解。對于 LED 光源，由于其芯片尺寸小，在很多情況下忽略其尺寸對光學設計的影響，因此研究非成像光學中點光源給定光分布問題具有很重要的實用意義。值得注意的是，當前的市場環境中，功率型芯片的典型尺寸為1mm×1mm，而小功率型芯片的尺寸則更小。因此，相關建設人員應根據照明系統應用場合以及應用控制需求，來選擇芯片類型。

4　結束語

綜上所述，相關建設人員要想滿足人們對照明系統使用日益提高的需求，可優化半導體照明中非成像光學理論的應用效果。具體可通過優化設計定光分布和光線耦合，來實現LED光源應用的靈活性作用目標。事實證明，只要遵循光學理論的應用要點以及合理分布給定光的方法，就能在很大程度上實現LED照明系統作用穩定性的發揮。因此，相關人員應將其作為提升當前照明系統使用缺陷的重要手段，從而使現代化建設趨于快速穩定發展狀態。

［1］張曉萍.半導體照明中的非成像光學及其應用［J］.黑龍江科技信息，2016（20）：37.

［2］聶蓉.基于非成像光學的LED三維照明系統的應用分析［J］.價值工程，2014（04）：29-30.

［3］周美娜.半導體照明中非成像光學及應用［J］.信息通信，2014（03）：23.

［4］韓彥軍，張賢鵬，馮澤心，錢可元，李洪濤，羅毅，李旭亮，黃冠志，祝炳忠.基于由照射目標向光源映射和微帶表面構型的分離變量三維自由曲面非成像光學系統設計［J］.中國科技論文在線，2010（01）：35-40.

［5］李澄，李農.非成像光學應用于LED照明的研究［J］.照明工程學報，2011（05）：90-94+102.

彭強（1979—），男，廣東汕尾人，碩士，講師，主要從事半導體物理及器件的研究。