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)作為光源進行照明系統(tǒng)設計，不僅可以節(jié)省能源、減少污染，而且可以減小體積、延長系統(tǒng)使用壽命。但是由于LED的外形和發(fā)光特性等和現有光源不同，使得現有的基于成像光學的照明系統(tǒng)無法直接應用于LED。自由曲面靈活的空間布局和設計自由度，能夠簡化光學系統(tǒng)的結構，提高像質。尤其在照明光學系統(tǒng)的設計中由于光學自由曲面可以在分配光強的同時控制散射角度，非常適用于基于LED的照明系統(tǒng)設計，故此展開研究既具有理論價

2、值又含有實際的意義。 本課題對微分方程數值解構造光學自由曲面來實現高能量利用率的均勻照明的設計方法進行了探索性研究?；谖⒎謳缀沃R和光學折反射定理構建微分方程(組)，并利用數值解法直接得到自由曲面的面型數據。根據現實情況提出了適用于自由曲面照明系統(tǒng)的光學模型，并通過將光源包埋入自由曲面的方法實現100％的理論能量利用率。本課題隨即對理論設計進行了實踐探索，使用灌注法加工了自由曲面透鏡，并將其導入DLP投影系統(tǒng)中對其實際效果進行

3、了測試。 本文第一章介紹了現有照明產業(yè)的現狀、分類，分析比較了目前主要的幾種傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的光學結構；再介紹了發(fā)光二極管光源的發(fā)展現狀，最后詳細闡述了光學自由曲面的應用及發(fā)展現狀。 第二章介紹了非成像光學的發(fā)展歷史和基本內容，并且著重論述了微分方程構造自由曲面的設計方法，給出了光學自由曲面的矢量方程組和數值解法；隨后給出了實現100％的理論能量利用率的設計方法，并對系統(tǒng)的實際表現進行了仿真模擬；最后給出了幾種類軸對稱均勻照