基于自由曲面的LED照明系統(tǒng)研究.pdf

1、使用固體照明光源特別是發(fā)光二極管(LED)作為光源進行照明系統(tǒng)設計，不僅可以節(jié)省能源、減少污染，而且可以減小體積、延長系統(tǒng)使用壽命。但是由于LED的外形和發(fā)光特性等和現(xiàn)有光源不同，使得現(xiàn)有的基于成像光學的照明系統(tǒng)無法直接應用于LED。自由曲面靈活的空間布局和設計自由度，能夠簡化光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高像質(zhì)。尤其在照明光學系統(tǒng)的設計中由于光學自由曲面可以在分配光強的同時控制散射角度，非常適用于基于LED的照明系統(tǒng)設計，故此展開研究既具有理論價

2、值又含有實際的意義。 本課題對微分方程數(shù)值解構(gòu)造光學自由曲面來實現(xiàn)高能量利用率的均勻照明的設計方法進行了探索性研究?；谖⒎謳缀沃R和光學折反射定理構(gòu)建微分方程(組)，并利用數(shù)值解法直接得到自由曲面的面型數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)實情況提出了適用于自由曲面照明系統(tǒng)的光學模型，并通過將光源包埋入自由曲面的方法實現(xiàn)100％的理論能量利用率。本課題隨即對理論設計進行了實踐探索，使用灌注法加工了自由曲面透鏡，并將其導入DLP投影系統(tǒng)中對其實際效果進行

3、了測試。 本文第一章介紹了現(xiàn)有照明產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、分類，分析比較了目前主要的幾種傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的光學結(jié)構(gòu)；再介紹了發(fā)光二極管光源的發(fā)展現(xiàn)狀，最后詳細闡述了光學自由曲面的應用及發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章介紹了非成像光學的發(fā)展歷史和基本內(nèi)容，并且著重論述了微分方程構(gòu)造自由曲面的設計方法，給出了光學自由曲面的矢量方程組和數(shù)值解法；隨后給出了實現(xiàn)100％的理論能量利用率的設計方法，并對系統(tǒng)的實際表現(xiàn)進行了仿真模擬；最后給出了幾種類軸對稱均勻照