光學(xué)自由曲面在LED道路照明領(lǐng)域的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著大功率LED封裝模塊流明效率的不斷提高、成本的不斷下降，LED在通用照明領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，在這個(gè)大背景之下，以LED為光源的道路照明成為這種新型光源進(jìn)軍普通照明領(lǐng)域的切入點(diǎn)。然而現(xiàn)階段，我國(guó)LED路燈行業(yè)在光學(xué)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、熱管理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成等方面均存在較大的發(fā)展空間。本課題應(yīng)用非成像光學(xué)原理，以自由曲面照明設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ)，圍繞LED路燈的光學(xué)設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)研究。
　　光學(xué)自由曲面具有許多無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，采用自

2、由曲面不僅可極大簡(jiǎn)化照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還可以有效控制光束分布，輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的照明。本文首先介紹了基于能量映射和切面迭代的自由曲面設(shè)計(jì)方法以及反饋優(yōu)化算法，并提出了改進(jìn)的切面迭代法來(lái)改善設(shè)計(jì)結(jié)果，通過(guò)合理選擇的內(nèi)表面，可以在3輪反饋優(yōu)化后得到均勻照明的矩形光斑區(qū)域。在另一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例中，僅需一輪優(yōu)化即可實(shí)現(xiàn)指定的IES光強(qiáng)分布，有效地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)了“一鍵式”設(shè)計(jì)。
　　在機(jī)動(dòng)車(chē)道路照明領(lǐng)域，亮度均勻度已經(jīng)日益受到重視，然而在我國(guó)

3、的LED路燈行業(yè)內(nèi)，由于亮度計(jì)算或檢測(cè)都比照度要復(fù)雜得多，在路燈研發(fā)過(guò)程中，往往直接以照度均勻度作為設(shè)計(jì)、驗(yàn)收指標(biāo)，這是不符合國(guó)家城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)CJJ45-2006中有關(guān)規(guī)定的。在本文第3章中，對(duì)道路的亮度與照度關(guān)系進(jìn)行了分析，并以亮度均勻性作為首要標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)兼顧其他指標(biāo)，提出了一種新的求解LED路燈配光模式的方法。第4章中，針對(duì)該路燈的配光模式，設(shè)計(jì)了非對(duì)稱(chēng)的自由曲面路燈透鏡并進(jìn)行了光學(xué)仿真。仿真結(jié)果表明，該透鏡在3個(gè)機(jī)動(dòng)車(chē)道上