大功率LED集成光源的二次光學系統(tǒng)設計方法研究.pdf

1、近年來，隨著“綠色照明”的理念深入人心，LED光源因其低功耗、長壽命、無污染、無頻閃等優(yōu)點，正逐步取代傳統(tǒng)光源，成為照明領域的新寵。但是，由于LED光源，尤其是大功率LED集成光源，在結構和光學特性上與傳統(tǒng)光源有著較大的不同，使得現(xiàn)有的照明系統(tǒng)設計方法無法應用于LED燈具的設計。而目前常用的自由曲面設計方法是將單顆LED光源近似為理想點光源來完成的，但LED集成光源的尺寸不能像點光源一樣忽略不計，該方法同樣不適用于LED集成光源的二次光

2、學設計。因此，研究大功率LED集成光源的二次光學系統(tǒng)配光設計就顯得尤為迫切。本課題結合非成像光學、邊緣光線和自由曲面的相關理論，對面向大功率LED集成光源的定向準直照明和大范圍均勻照明等常見照明要求的二次光學系統(tǒng)配光設計方法進行了研究。
　　 定向準直照明問題:提出了一種面向大功率LED的準直透鏡設計方法。在已知光源輻射特性及出射光束發(fā)散角度要求的前提下，根據(jù)光學擴展量守恒定律，計算出光學系統(tǒng)的基本尺寸，然后應用邊緣光學原理以及

3、同步多曲面設計方法，迭代計算得到自由曲面的面型數(shù)據(jù)，建立光學模型。
　　 矩形區(qū)域均勻照明問題:提出了一種基于等差數(shù)列的新型反饋優(yōu)化設計方法。按照等差數(shù)列的分布形式更改光源網(wǎng)格的劃分，以改變各網(wǎng)格對應的光通量，進而改變目標面的照度分布，與各種誤差的積累對模型的影響相抵消，最終實現(xiàn)預期的照度均勻分布。在初始模型基礎上，利用所提反饋方法經(jīng)過幾次優(yōu)化就可以得到理想的光學模型。
　　 本課題利用以上方法設計了一種基于折射-反射-