大功率LED集成光源的二次光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來，隨著“綠色照明”的理念深入人心，LED光源因其低功耗、長壽命、無污染、無頻閃等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)光源，成為照明領(lǐng)域的新寵。但是，由于LED光源，尤其是大功率LED集成光源，在結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性上與傳統(tǒng)光源有著較大的不同，使得現(xiàn)有的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法應(yīng)用于LED燈具的設(shè)計(jì)。而目前常用的自由曲面設(shè)計(jì)方法是將單顆LED光源近似為理想點(diǎn)光源來完成的，但LED集成光源的尺寸不能像點(diǎn)光源一樣忽略不計(jì)，該方法同樣不適用于LED集成光源的二次光

2、學(xué)設(shè)計(jì)。因此，研究大功率LED集成光源的二次光學(xué)系統(tǒng)配光設(shè)計(jì)就顯得尤為迫切。本課題結(jié)合非成像光學(xué)、邊緣光線和自由曲面的相關(guān)理論，對(duì)面向大功率LED集成光源的定向準(zhǔn)直照明和大范圍均勻照明等常見照明要求的二次光學(xué)系統(tǒng)配光設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。
　　 定向準(zhǔn)直照明問題:提出了一種面向大功率LED的準(zhǔn)直透鏡設(shè)計(jì)方法。在已知光源輻射特性及出射光束發(fā)散角度要求的前提下，根據(jù)光學(xué)擴(kuò)展量守恒定律，計(jì)算出光學(xué)系統(tǒng)的基本尺寸，然后應(yīng)用邊緣光學(xué)原理以及

3、同步多曲面設(shè)計(jì)方法，迭代計(jì)算得到自由曲面的面型數(shù)據(jù)，建立光學(xué)模型。
　　 矩形區(qū)域均勻照明問題:提出了一種基于等差數(shù)列的新型反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。按照等差數(shù)列的分布形式更改光源網(wǎng)格的劃分，以改變各網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的光通量，進(jìn)而改變目標(biāo)面的照度分布，與各種誤差的積累對(duì)模型的影響相抵消，最終實(shí)現(xiàn)預(yù)期的照度均勻分布。在初始模型基礎(chǔ)上，利用所提反饋方法經(jīng)過幾次優(yōu)化就可以得到理想的光學(xué)模型。
　　 本課題利用以上方法設(shè)計(jì)了一種基于折射-反射-