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(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)省能源、減少污染，而且可以減小體積、延長(zhǎng)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(xué)的照明系統(tǒng)無法直接應(yīng)用于LED。自由曲面靈活的空間布局和設(shè)計(jì)自由度，能夠簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高像質(zhì)。尤其在照明光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中由于光學(xué)自由曲面可以在分配光強(qiáng)的同時(shí)控制散射角度，非常適用于基于LED的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)，故此展開研究既具有理論價(jià)

2、值又含有實(shí)際的意義。 本課題對(duì)微分方程數(shù)值解構(gòu)造光學(xué)自由曲面來實(shí)現(xiàn)高能量利用率的均勻照明的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探索性研究?；谖⒎謳缀沃R(shí)和光學(xué)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(shí)情況提出了適用于自由曲面照明系統(tǒng)的光學(xué)模型，并通過將光源包埋入自由曲面的方法實(shí)現(xiàn)100％的理論能量利用率。本課題隨即對(duì)理論設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)踐探索，使用灌注法加工了自由曲面透鏡，并將其導(dǎo)入DLP投影系統(tǒng)中對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行

3、了測(cè)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(xué)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(xì)闡述了光學(xué)自由曲面的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章介紹了非成像光學(xué)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(shè)計(jì)方法，給出了光學(xué)自由曲面的矢量方程組和數(shù)值解法；隨后給出了實(shí)現(xiàn)100％的理論能量利用率的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行了仿真模擬；最后給出了幾種類軸對(duì)稱均勻照