自由曲面照明設(shè)計(jì)及其優(yōu)化方法的研究.pdf

1、照明設(shè)計(jì)問題是非成像光學(xué)里的兩大問題之一，另一個(gè)是太陽能收集問題。相比于傳統(tǒng)的照明方式，自由曲面照明具有更靈活的空間布局和更高的設(shè)計(jì)自由度。
　　本論文致力于自由曲面照明設(shè)計(jì)方法及其優(yōu)化方法的研究，旨在建立一套有效的連續(xù)自由曲面的設(shè)計(jì)理論，為自由曲面照明提供了一套可靠的光學(xué)解決方案。
　　論文首先對目前主要的一些設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)，并指出這些方法中存在的一些不足，通過結(jié)合這些方法各自的優(yōu)點(diǎn)提出一套有效的連續(xù)自由曲面照明的設(shè)計(jì)

2、方法。根據(jù)光源的不同，自由曲面照明設(shè)計(jì)方法可以分為針對點(diǎn)光源的自由曲面設(shè)計(jì)方法和針對擴(kuò)展光源的自由曲面設(shè)計(jì)方法。目前針對點(diǎn)光源的自由曲面設(shè)計(jì)方法主要包括基于微分方程的自由曲面設(shè)計(jì)方法、劃分網(wǎng)格法和SP方法。由于基于微分方程的自由曲面設(shè)計(jì)方法的適用范圍窄、劃分網(wǎng)格法難以得到連續(xù)的曲面、SP方法所得的光分布不連續(xù)，本文提出一種混合設(shè)計(jì)方法，該方法融合了三種方法各自的優(yōu)點(diǎn)，并互相彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，最終通過該方法得到了一張能實(shí)現(xiàn)所需光分布的連續(xù)

3、且光滑的自由區(qū)面。對于具有一定擴(kuò)展的光源，針對點(diǎn)光源的自由曲面設(shè)計(jì)方法很難實(shí)現(xiàn)預(yù)定的照明效果，優(yōu)化方法一定程度上能夠消除這樣的問題，但最根本的方法是能提出一套針對擴(kuò)展光源的自由曲面照明設(shè)計(jì)方法。本文作為嘗試將用于太陽能收集的一些非成像光學(xué)理論和方法引入到照明設(shè)計(jì)中去，并提出了一種用于照明設(shè)計(jì)的SMS方法。
　　總體來說，本文主要做了兩項(xiàng)任務(wù):第一項(xiàng)任務(wù)，對目前主要的幾種針對點(diǎn)光源的自由曲面設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)，并提出了一種混合的自由