基于LED扩展光源的自由曲面透镜设计研究

发布时间：2017-12-10 17:04

  本文关键词：基于LED扩展光源的自由曲面透镜设计研究

  更多相关文章： 光学设计 扩展光源 自由曲面 同步多曲面 复合抛物面 反馈优化

【摘要】：作为新一代的绿色固体照明光源,LED凭借它尺寸小、寿命长、效率高等特点被迅速应用于各种照明场合。由于LED朗伯分布的发光特性,LED照明应用需要依靠对其进行二次光学配光设计。依据光学扩展量守恒定律和边缘光线理论,针对理想点光源的自由曲面透镜设计不断的被提出与发展。本文对LED理想点光源进行了均匀照度自由曲面透镜和基于点光源的全反射自由曲面准直透镜的设计,可以达到良好的效果。然而,由于单颗LED的亮度低,不能直接代替传统光源进行照明,单颗LED光源的光学设计方法不能满足LED集成化发展的需求。因此,本文对LED扩展光源的自由曲面透镜设计进行了以下几个方面的研究:1、基于LED扩展光源均匀照度自由曲面透镜的研究。从边缘光线理论出发,目标接收面上的任何一点的能量都是由边缘光线决定,研究了针对LED扩展光源均匀照度的自由曲面透镜设计方法。2、基于LED扩展光源准直透镜的研究。通过介绍同步多曲面法的设计思路,对LED扩展光源的收光系统进行了研究。通过确定一定尺寸扩展光源与一定尺寸目标面的数值关系,应用数理计算得到基于同步多曲面法的双折射透镜,实现LED扩展光源的光束准直。3、针对大功率COB光源进行小角度出射光学系统的研究。通过研究光源准直透镜设计方法,提出了一种针对半径为8.6mm的扩展光源小角度出射的光学系统。它是利用复合抛物面将朗伯型发光的扩展光源聚光到一定的角度,再利用同步多曲面法实现准直设计。最后,基于以上扩展光源的设计方法研究,设计了基于LED扩展光源的路灯照明的透镜。首先研究了针对理想点光源的网格划分法设计思路,设计了基于点光源的路灯透镜。在此基础上,研究了反馈优化算法,在扩展光源路灯透镜的目标面照度值上添加了反馈系数,重新带入网格法的迭代运算,实现基于扩展光源的路灯照明透镜设计。
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34

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本文编号：1275207