非成像光学中若干自由曲面设计及优化

发布时间：2021-08-30 09:47

　　发光二极管（LED）光源具有光效高、寿命长、体积小等优点,被广泛应用于室内和户外等照明领域,已逐步取代传统的灯具。然而,直接使用LED光源存在照明效果差、光污染和光浪费等问题,难以满足不同场合的实际照明要求,因此必须采用光学设计来调控LED光源出射光线的分布。在非成像照明光学设计中,自由曲面光学系统由于其具有较高的设计自由度和灵活性,是目前研究的热点之一。在理想光学系统设计中,使用的光源通常是理想的点光源,然而实际应用中光源具有一定的大小,当光学系统达到一定的紧凑度时,光源就不可以视为点光源。本论文结合非成像光学理论、自由曲面造型技术、优化设计以及最优输运理论,设计了基于扩展光源的三种自由曲面系统,分别实现了均匀的圆形光斑分布、环形光斑分布和方形光斑分布,具体如下:1、圆形均匀照度分布的自由曲面透镜设计。以较大发光面且亮度不均匀的板上芯片（COB）LED为光源,同时考虑光学器件的加工可行性,提出了基于能量映射关系和易加工性约束的照度偏离量累加反馈优化算法,并设计一款基于Cree公司的CXA1816型COB LED光源的自由曲面透镜,实现圆形光斑分布。结果表明,在距离光源为1000mm的... 

【文章来源】：五邑大学广东省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

成像光学系统和非成像光学系统

在目标平面实现圆形均匀照度分布，在97%的设计区域内的辐照度偏差小于5%，透镜透过率大于90.5%，如图1.2[13]和图1.3[13]所示。图 1.3 TIR 透镜仿真照度分布[21]图 1.4 120°MR16 透镜仿真照度分布[21]

透镜透过率大于90.5%，如图1.2[13]和图1.3[13]所示。图 1.3 TIR 透镜仿真照度分布[21]图 1.4 120°MR16 透镜仿真照度分布[21]

【参考文献】：
期刊论文
[1]用于环形交叉路口照明的LED自由曲面透镜设计[J]. 曾丹,彭冬生,蒋月.  激光与光电子学进展. 2016(07)
[2]用于发散激光光束整形的自由曲面透镜设计[J]. 彭亚蒙,苏宙平.  光学学报. 2016(05)
[3]基于三次样条的双自由曲面LED匀光透镜设计[J]. 潘浩,陈国庆,杜伯钧.  激光与光电子学进展. 2016(03)
[4]基于遗传算法的自由曲面优化设计[J]. 李登高,殷松峰,凌永顺,杨华,解震,陶会锋.  光子学报. 2014(11)
[5]面向半导体照明的光学[J]. 罗毅,冯泽心,韩彦军,李洪涛,钱可元.  光学学报. 2011(09)
[6]半导体照明中的非成像光学及其应用[J]. 罗毅,张贤鹏,王霖,杨毅,胡飞,钱可元,韩彦军,李旭亮,张志海,邓国强.  中国激光. 2008(07)



本文编号：3372552