基于LED擴(kuò)展光源的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)研究.pdf

1、作為新一代的綠色固體照明光源，LED憑借它尺寸小、壽命長、效率高等特點(diǎn)被迅速應(yīng)用于各種照明場合。由于LED朗伯分布的發(fā)光特性，LED照明應(yīng)用需要依靠對其進(jìn)行二次光學(xué)配光設(shè)計(jì)。依據(jù)光學(xué)擴(kuò)展量守恒定律和邊緣光線理論，針對理想點(diǎn)光源的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)不斷的被提出與發(fā)展。本文對 LED理想點(diǎn)光源進(jìn)行了均勻照度自由曲面透鏡和基于點(diǎn)光源的全反射自由曲面準(zhǔn)直透鏡的設(shè)計(jì)，可以達(dá)到良好的效果。然而，由于單顆LED的亮度低，不能直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源進(jìn)行照明，單

2、顆LED光源的光學(xué)設(shè)計(jì)方法不能滿足LED集成化發(fā)展的需求。因此，本文對LED擴(kuò)展光源的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究：
　　1、基于LED擴(kuò)展光源均勻照度自由曲面透鏡的研究。從邊緣光線理論出發(fā)，目標(biāo)接收面上的任何一點(diǎn)的能量都是由邊緣光線決定，研究了針對LED擴(kuò)展光源均勻照度的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)方法。
　　2、基于LED擴(kuò)展光源準(zhǔn)直透鏡的研究。通過介紹同步多曲面法的設(shè)計(jì)思路，對LED擴(kuò)展光源的收光系統(tǒng)進(jìn)行了研究。通過確

3、定一定尺寸擴(kuò)展光源與一定尺寸目標(biāo)面的數(shù)值關(guān)系，應(yīng)用數(shù)理計(jì)算得到基于同步多曲面法的雙折射透鏡，實(shí)現(xiàn)LED擴(kuò)展光源的光束準(zhǔn)直。
　　3、針對大功率COB光源進(jìn)行小角度出射光學(xué)系統(tǒng)的研究。通過研究光源準(zhǔn)直透鏡設(shè)計(jì)方法，提出了一種針對半徑為8.6mm的擴(kuò)展光源小角度出射的光學(xué)系統(tǒng)。它是利用復(fù)合拋物面將朗伯型發(fā)光的擴(kuò)展光源聚光到一定的角度，再利用同步多曲面法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直設(shè)計(jì)。
　　最后，基于以上擴(kuò)展光源的設(shè)計(jì)方法研究，設(shè)計(jì)了基于LED擴(kuò)展