LED道路照明系統(tǒng)的二次光學(xué)設(shè)計.pdf

1、LED作為一種新型的固態(tài)冷光源,具有體積小,壽命長,發(fā)光效率高,節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。LED廣闊的市場前景引發(fā)了對于LED應(yīng)用的研究高潮,特別是在道路照明應(yīng)用方面,但是由于LED芯片發(fā)出的光呈Lambertian分布,這樣的光場分布如果不經(jīng)過二次光學(xué)設(shè)計而直接應(yīng)用到實(shí)際的道路照明中的話,將會造成嚴(yán)重的光浪費(fèi),LED二次光學(xué)設(shè)計問題成了限制LED在道路照明應(yīng)用方面進(jìn)一步推廣的主要問題。
　　 本文針對傳統(tǒng)的照明設(shè)計方法不能進(jìn)行錯誤預(yù)估的

2、缺點(diǎn),采用了將非成像光學(xué)理論,照明設(shè)計軟件和計算機(jī)編程相結(jié)合的方法來進(jìn)行LED道路照明系統(tǒng)的二次光學(xué)設(shè)計,根據(jù)非成像光學(xué)中經(jīng)典的光學(xué)擴(kuò)展度守恒以及邊緣光線原理,得到透鏡的曲面方程,然后利用Matlab編程計算出自由曲面透鏡的離散點(diǎn),進(jìn)行三維建模,并在Tracepro中進(jìn)行仿真驗證了設(shè)計的正確性。最終設(shè)計出了兩款自由曲面透鏡分別實(shí)現(xiàn)了圓形均勻照明和矩形均勻照明。這種設(shè)計方法改變了原有的設(shè)計思路,利用編程使得復(fù)雜的計算變得方便快捷,通過提前

3、對設(shè)計過程之中產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正,提高了設(shè)計的效率和精確性。
　　 自由曲面作為設(shè)計中的一個核心概念,如何設(shè)計出理想的曲面滿足道路照明的參數(shù)是設(shè)計的關(guān)鍵。本文中采用了新型的網(wǎng)格映射算法來計算自由曲面透鏡的面型數(shù)據(jù),以往的算法的求解過程非常的復(fù)雜,最終是將所求問題轉(zhuǎn)換為二階蒙特安培方程來求得數(shù)值解。求解過程對數(shù)學(xué)的要求都非常的高?？刹僮餍圆粡?qiáng)。而本文所采用的方法是將光源和照明面進(jìn)行了劃分,形成光源與照明面之間的一一映射,簡化了以上