[发明专利]大功率LED阵列集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大功率LED阵列的集成方法，属于LED照明技术领域。

背景技术

    随着光效的不断提高，LED逐渐发展为一种新型的光源，广泛应用各种照明如：路灯、 隧道灯、工矿灯、 室内照明及投影与显示照明。单颗LED由于输出的光通量有限，因此在很多照明应用中，需要将多颗LED集成一个LED阵列模组使用。因此如何设计一个LED阵列模组，使其在目标平面上实现均匀照明，是一个非常关键的问题。先前的技术对LED阵列的排列，主要是通过解析的方法进行计算LED阵列的排布，求解过程复杂，计算效率低，只能对近似朗伯分布的LED进行排列设计。中国专利申请201110366801.6中，通过使用计算机程序进行自动优化排列LED位置，形成了一个对LED阵列模组，使其能够在照明面上形成均匀的照度分布。这种方法对颗数比较少的阵列效果不错，但是对颗数较多的LED阵列，如LED颗数达到几十颗的时候，由于涉及的优化参数较多，优化时间变得非常长，普通的计算机几乎无法实现。

发明内容

本发明的目的提供一种大功率LED阵列集成方法，将多颗LED快速集成一个大功率的LED阵列模组，这个阵列模块在目标平面上实现了照度均匀化。此方法可以实现任意数目，任意光强分布的LED阵列集成，可以通过计算机程序控制实现自动优化排布集成，增强了工业应用的可操作性。

按照本发明提供的技术方案，所述大功率LED阵列集成方法，首先通过数值优化的方法实现LED阵列基本模块的最佳排列，使这些LED阵列基本模块在照明面上照度均匀化，所述LED阵列基本模块包括由4颗、5颗、6颗、7颗LED分别构成的基本阵列；然后将这些基本阵列模块扩展成大规模的LED阵列。

由基本阵列扩展为大规模阵列时，由基本阵列作为一个母阵列，然后将母阵列沿各方向复制成为新的子阵列，母阵列和子阵列之间共用了一条边。然后将每个新子阵列再作为一个母阵列继续扩展。最后在所述大规模LED阵列中连续选取所需数量的LED子阵列作为一个应用的阵列。所述的大规模LED阵列是由大于7个LED构成的。

所述数值优化的方法是指优化照度均匀性评价函数，所述照度均匀性评价函数为照明面上多点照度的方差，照度均匀性评价函数是关于阵列中各LED位置坐标的函数，通过优化LED的位置，实现照度均匀性目标评价函数值最小，即方差最小，即获得照明面上照度的均匀分布。

选择优化算法对所述照度均匀性评价函数进行优化，使目标评价函数值小于要求的最小值，就获得了各LED的最佳位置，所述优化算法采用随机游走算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法、鱼群算法或果蝇算法。所述随机游走算法为多目标寻优算法。

所述连续选取LED子阵列的过程中，需优先保持子阵列中的LED是连续且对称分布的。

本发明的优点是：本发明先优化几个小颗数的阵列模块作为基本阵列，最后按照一定方法将这些基本阵列集成为一个大颗数的LED模组。使用数值优化方法优化颗数较少的几个基本阵列模块就可以集成任意颗数的LED阵列。这种方法快速，简单且实现自动化排列；特别是在颗数非常大的时候，优势非常明显。

附图说明

图1为本发明的实施流程图。

图2(a)为用优化的随机游走方法模拟的五颗LED照度均匀排布阵列图。

图2(b)为用优化的随机游走方法模拟的六颗LED照度均匀排布阵列图。

图2(c)为用优化的随机游走方法模拟的七颗LED照度均匀排布阵列图。

图3(a)为五颗LED基本阵列单元按向量移动以形成一个大规模阵列的示意图。

图3(b)为六颗LED基本阵列单元按向量移动以形成一个大规模阵列的示意图。

图4(a)为本发明实施例的五颗LED基本阵列集成的大规模阵列集成面。

图4(b)为本发明实施例的六颗LED基本阵列集成的大规模阵列集成面。

图4(c)为本发明实施例的七颗LED基本阵列集成的大规模阵列集成面。

图5为在LED集成面上圈选9颗LED作为子阵列的组合排布。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。