基于波前重構(gòu)的自由曲面配光設(shè)計(jì)方法.pdf

1、發(fā)光二極管（LED）是一種新型光源，其優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保節(jié)能，高光效，使用壽命長(zhǎng)，因此它被廣泛地應(yīng)用在照明行業(yè)。但是由于其配光曲線與朗伯光源類似，中間亮兩邊暗，如果不經(jīng)過二次配光，將無法達(dá)到理想的照明效果。因此二次配光設(shè)計(jì)是目前LED照明的一個(gè)熱點(diǎn)問題。目前主要的二次配光設(shè)計(jì)方法有CPC、SMS、剪裁法、微分方程等，但是這些方法卻存在計(jì)算困難，光效較低，加工困難等問題，影響著 LED的推廣。針對(duì)現(xiàn)有的二次配光設(shè)計(jì)方法的不足，本文提出了基于波前重

2、構(gòu)的新型自由曲面設(shè)計(jì)方法。
　　本文的主要工作和成果如下：
　　1.研究分析了現(xiàn)有的二次配光設(shè)計(jì)方法，如剪裁法、SMS方法，并分析了其中的優(yōu)點(diǎn)與不足，為提出創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法做鋪墊。
　　2.從 Snell定律和等光程條件出發(fā)，結(jié)合波前重構(gòu)的概念，提出了一種基于波前重構(gòu)的自由曲面設(shè)計(jì)方法。該方法添加了虛擬光源，目標(biāo)面處加入對(duì)應(yīng)的波前，使得出射光以波前的形式投射到目標(biāo)面上。出射波前與入射波前的對(duì)應(yīng)關(guān)系由透鏡來決定。這種設(shè)計(jì)使

3、得出射光線的分布不隨目標(biāo)面距離變化而改變，更加適合照明設(shè)計(jì)。我們先從點(diǎn)光源出發(fā)，在二維情況下計(jì)算出透鏡輪廓，通過繞軸旋轉(zhuǎn)構(gòu)造出3D模型并導(dǎo)入光學(xué)軟件進(jìn)行分析，結(jié)果與預(yù)期吻合。
　　3.針對(duì)市場(chǎng)上應(yīng)用較廣的5050LED光源進(jìn)行設(shè)計(jì)，提出的簡(jiǎn)潔有效的反饋優(yōu)化方法。我們先使用原來的透鏡模型得到目標(biāo)面上照度分布，再與所設(shè)定的照度值進(jìn)行對(duì)比。兩者照度值之間的差值反饋到透鏡表面的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)上，離散點(diǎn)的位移量由反饋函數(shù)決定。使用該優(yōu)化方法對(duì)于