LED自由曲面配光鏡的設(shè)計及應(yīng)用.pdf

1、本文以非成像光學(xué)理論和自由曲面設(shè)計理論為基礎(chǔ)，采用Matlab中GUI界面開發(fā)了一款包含6種自由曲面配光鏡的照明元件設(shè)計軟件，實現(xiàn)了在界面中只需對其輸入特定的參數(shù)即可輸出配光鏡的面型，有效的簡化了自由曲面配光鏡的設(shè)計過程。將該軟件應(yīng)用到室內(nèi)照明和LED汽車前照燈照明系統(tǒng)中，得到的仿真結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)。具體的研究內(nèi)容如下：
　　（1）為了提高自由曲面配光鏡的設(shè)計效率，開發(fā)了一款應(yīng)用于實際照明系統(tǒng)的照明元件設(shè)計軟件。該軟件包括6款常規(guī)

2、配光鏡和6款自由曲面配光鏡。其中常規(guī)配光鏡的設(shè)計是參考《基于非成像光學(xué)理論的LED汽車前照燈光學(xué)系統(tǒng)》中光學(xué)元件設(shè)計部分。本論文重點(diǎn)對6款自由曲面配光鏡的設(shè)計進(jìn)行了深入研究。軟件可通過尺寸、配光角度和能量利用率等參數(shù)的限制直接優(yōu)化出照明元件面型，縮短了設(shè)計周期。
　?。?）在軟件中，針對點(diǎn)光源和發(fā)光面較大的擴(kuò)展光源對自由曲面配光鏡模塊進(jìn)行設(shè)計。針對點(diǎn)光源，首先為了實現(xiàn)不同的配光角度，采用網(wǎng)格劃分法設(shè)計了3款不同面型的形成圓形光斑的

3、自由曲面配光鏡；其次利用斯涅爾方程和切面迭代法，分別沿經(jīng)緯方向求解自由曲面各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，擬合曲面輪廓模型，設(shè)計了一款形成矩形光斑的自由曲面配光鏡。針對發(fā)光面較大的光源，采用SMS法建立擴(kuò)展光源光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)出關(guān)于自由曲面透鏡的面型方程組，對其數(shù)值求解后進(jìn)行樣條曲線擬合，完成了2款配光鏡的設(shè)計。
　?。?）將所設(shè)計的照明元件設(shè)計軟件應(yīng)用到室內(nèi)照明和LED汽車前照燈照明系統(tǒng)中，用光學(xué)追跡軟件Trace-pro進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果