一种基于自由曲面的LED准直透镜设计 被引量：19

1

作者 周镇 苏成悦 +1 位作者 付倩 张春华 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1058-1062,共5页

提出一种能实现准直光束照明的自由曲面透镜设计算法,并基于此算法设计一种以单颗LED为光源的准直透镜。通过建立透镜后表面轮廓曲线上的点所满足的方程,利用迭代方法并结合Matlab编程求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点,将数据点导入Sol... 提出一种能实现准直光束照明的自由曲面透镜设计算法,并基于此算法设计一种以单颗LED为光源的准直透镜。通过建立透镜后表面轮廓曲线上的点所满足的方程,利用迭代方法并结合Matlab编程求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点,将数据点导入SolidWorks中进行曲线拟合并建模,进而得到透镜的实体模型。在TracePro中对该透镜进行非序列光线追迹,模拟结果表明:该光学系统能够实现均匀照明,并对最终光线可实现准直出射。 展开更多

关键词 LED 二次光学 自由曲面 准直透镜 非序列光线

下载PDF 职称材料

基于扩展光源的曲面能量映射优化设计方法 被引量：12

2

作者 黄丹 冯奇斌 +5 位作者 唐天 王梓 彭友 吴疆 王科 吕国强 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期290-297,共8页

提出了一种基于曲面能量映射的反馈优化设计方法,通过预先计算目标面能量分布趋势重新分配目标面网格单元,构建新的自由曲面透镜面型。采用该方法设计并分析比较了一系列透镜,仿真发现:当目标面半径与目标面高的比值(DHR)为2、透镜高和... 提出了一种基于曲面能量映射的反馈优化设计方法,通过预先计算目标面能量分布趋势重新分配目标面网格单元,构建新的自由曲面透镜面型。采用该方法设计并分析比较了一系列透镜,仿真发现:当目标面半径与目标面高的比值(DHR)为2、透镜高和LED宽度的比值从1∶1变化到1.5∶1时,照度非均匀性下降了8.97%~11.95%;当透镜高和LED宽度的比值为1.5∶1、DHR从1.8变化到2.2时,照度非均匀性下降了7.60%~16.49%。所提方法能有效改善扩展光源下目标面的照度均匀性,设计过程不依赖于仿真软件,迭代次数少,简便易行。 展开更多

关键词 光学设计 自由曲面透镜 扩展光源 反馈优化

原文传递

实现LED矩形均匀照明的透镜设计 被引量：11

3

作者 李竞 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期211-214,共4页

随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已得到普遍应用。设计一种以LED为光源实现矩形均匀照明的透镜,根据微分几何的理论建立透镜面型所满足的微分方程,然后根据能量映射关系和能量守恒定律建立面型与目标面坐... 随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已得到普遍应用。设计一种以LED为光源实现矩形均匀照明的透镜,根据微分几何的理论建立透镜面型所满足的微分方程,然后根据能量映射关系和能量守恒定律建立面型与目标面坐标点之间的关系,并通过四阶龙格-库塔法求解微分方程得到面型数据,利用所得的面型数据在三维建模软件Rhinoceros中构建出所求透镜面型,并将透镜导入ASAP进行模拟。模拟结果表明:该光学系统效率达到94.01%,目标面照度均匀性优于92.73%。最后分析了自由曲面的连续性,指出能量映射关系决定着自由曲面的连续性。 展开更多

关键词 应用光学 LED照明 均匀照明 自由曲面 透镜设计

下载PDF 职称材料

用于LED集鱼灯稳定照明的自由曲面透镜设计 被引量：7

4

作者 刘展宇 王沛沛 +2 位作者 金志樑 王海洋 熊大曦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期148-157,共10页

进行海上灯光诱鱼作业时,船体横摇改变了发光二极管(LED)集鱼灯的照明角度,导致海面光照不断变化,对吸引和聚集趋光性鱼类产生不利影响。提出了一种利用自由曲面透镜实现扇形光强分布的方法,在Y-Z和X-Y平面上的发散角分别为110°和1... 进行海上灯光诱鱼作业时,船体横摇改变了发光二极管(LED)集鱼灯的照明角度,导致海面光照不断变化,对吸引和聚集趋光性鱼类产生不利影响。提出了一种利用自由曲面透镜实现扇形光强分布的方法,在Y-Z和X-Y平面上的发散角分别为110°和10°。分析了LED集鱼灯在渔船横摇角度变化范围(-10°~10°)内的目标面相对照度分布的相似性和误差率。模拟结果和实验结果的正交归一化相似性(NCC)分别大于98.50%和99.53%,均方根误差(RMSE)分别小于5.56%和4.60%。与普通LED集鱼灯和金卤灯比较,本设计显著提高渔船横摇时LED集鱼灯的光照稳定性。结果表明,在不同照明角度下,LED集鱼灯的自由曲面透镜能很好地实现海面上的稳定光照。 展开更多

关键词 光学设计 自由曲面 发光二极管 光照稳定性 透镜

原文传递

用于DLP投影系统的自由曲面TIR准直透镜设计 被引量：6

5

作者 刘雁杰 惠彬 +2 位作者 李景镇 丁金妃 朱天龙 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期582-587,共6页

为了提高DLP投影照明系统中准直部分的准直度并简化准直光路,采用一种自由曲面的TIR透镜作为DLP投影照明系统的准直器件。首先根据空间斯涅耳定律推导出反射曲面以及透射曲面母线上的点的坐标关系,并采用迭代的方法使用Matlab软件计算... 为了提高DLP投影照明系统中准直部分的准直度并简化准直光路,采用一种自由曲面的TIR透镜作为DLP投影照明系统的准直器件。首先根据空间斯涅耳定律推导出反射曲面以及透射曲面母线上的点的坐标关系,并采用迭代的方法使用Matlab软件计算出母线上各个点的坐标并绘制出曲线图形,然后利用Pro/Engineer对TIR准直透镜进行建模得到TIR准直透镜的模型。分别用理想点光源和扩展光源进行模拟,经过TIR透镜准直后光束发散角在±7°以内,并根据选用的DMD芯片和LED光源选择合适的TIR透镜参数,建立DLP投影照明系统后进行模拟仿真,最终均匀度达到了90%,满足了投影照明系统的需求。 展开更多

关键词 自由曲面 DLP 投影照明 准直透镜 光学设计

下载PDF 职称材料

LED路灯矩形均匀照明方法综述 被引量：5

6

作者 李梦远 韩姗 +3 位作者 李柏承 侯宝路 张大伟 郑毅 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2014年第10期14-18,共5页

传统路灯照明的历史和现代路灯照明的发展,并总结了三类LED路灯实现矩形照明光斑的方法,分析了它们的照明效率,指出了LED矩形光斑路灯是未来道路照明的主要趋势。

关键词 传统路灯照明 LED路灯照明 透镜组合系统 自由曲面透镜 微透镜阵列板 矩形均匀照明

下载PDF 职称材料

大面积高均匀度平行光曝光机用自由曲面复眼透镜设计 被引量：5

7

作者 陈忠雨 尹韶云 +2 位作者 孙秀辉 江海波 杜春雷 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第4期333-339,共7页

大面积平行光曝光机是印刷线路板(PCB)、显示面板和触摸屏等电子产品重要的制造设备,由于采用复眼结合反射镜的非轴对称科勒照明光路,其曝光均匀度只有0.85左右,难以满足高精度加工制造的需求。针对此问题,提出了采用自由曲面复眼替代... 大面积平行光曝光机是印刷线路板(PCB)、显示面板和触摸屏等电子产品重要的制造设备,由于采用复眼结合反射镜的非轴对称科勒照明光路,其曝光均匀度只有0.85左右,难以满足高精度加工制造的需求。针对此问题,提出了采用自由曲面复眼替代传统的球面复眼,建立了高均匀度复眼单元的自由曲面面型设计方法。光线追迹仿真实验结果显示,采用所提方法后曝光均匀度提高到了0.91以上,满足高精度加工制造所需的高曝光均匀度的要求。所设计的自由曲面复眼的面型连续,可以通过金刚石车削进行精密加工,有望在大面积平行光曝光机照明光路中得到广泛应用。 展开更多

关键词 光学设计 高均匀度 自由曲面 曝光机 复眼透镜

原文传递

基于虚拟目标面的LED均匀光强透镜设计方法 被引量：4

8

作者 付倩 苏成悦 +1 位作者 薛涛 王维江 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期46-50,共5页

本文提出一种基于虚拟目标面的LED均匀光强透镜设计方法。该方法通过设置半球状虚拟目标面,建立芯片与目标面的能量对应关系,求得均匀光强透镜的外形,利用光学仿真软件对设置的虚拟目标面半径对光强分布的影响进行讨论,并结合本文提出... 本文提出一种基于虚拟目标面的LED均匀光强透镜设计方法。该方法通过设置半球状虚拟目标面,建立芯片与目标面的能量对应关系,求得均匀光强透镜的外形,利用光学仿真软件对设置的虚拟目标面半径对光强分布的影响进行讨论,并结合本文提出的描述均匀光强透镜的整体均匀性的指标光强平台均匀度和光强平台宽度比,分析并最终确定合理的虚拟目标面,得到符合设计指标的均匀光强透镜。仿真分析表明,当透镜厚度和透镜设计目标角度一定时,虚拟目标面半径值越大,计算误差小,透镜整体光强均匀度高;当透镜厚度和虚拟目标面半径取恰当值,透镜设计目标角度越大,透镜整体光强均匀度越高。运用该方法设计了一款半角为60的均匀光强透镜,其光强平台均匀度为0.983,光强平台宽度比为0.859,整体光强均匀度高,符合设计要求。 展开更多

关键词 LED 自由曲面 均匀光强 透镜

下载PDF 职称材料

大功率集成封装LED路灯透镜的光学设计 被引量：3

9

作者 刘红 胡立大 +1 位作者 蒋兰芳 赵芹 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期820-824,共5页

为了实现道路照明所要求的矩形光斑分布,以满足LED路灯照明系统的要求,依据光源特性和路面的光斑分布,通过折射定律建立透镜母线的斜率方程,根据该方程设计了用于矩形光斑分布的LED路灯透镜,采用正交优化方法,利用LightTools软件对所设... 为了实现道路照明所要求的矩形光斑分布,以满足LED路灯照明系统的要求,依据光源特性和路面的光斑分布,通过折射定律建立透镜母线的斜率方程,根据该方程设计了用于矩形光斑分布的LED路灯透镜,采用正交优化方法,利用LightTools软件对所设计的透镜光学系统进行仿真比较研究,得到了一个矩形光斑分布的光学透镜。仿真结果表明,该透镜光学系统在高度为10m的照射条件下,照射面积为40m×10m的矩形光斑,均匀度为0.31。对有光斑尺寸要求的LED路灯透镜来说,该方法提供了一种简单有效的设计途径。 展开更多

关键词 应用光学 自由曲面透镜 LED路灯 优化分析

原文传递

实现LED均匀照明的自由曲面菲涅尔透镜设计 被引量：1

10

作者 戴艺丹 《中国照明电器》 2019年第10期18-23,共6页

设计了一种用于实现LED均匀照明的自由曲面菲涅尔透镜。通过LightTools将原始自由曲面透镜与自由曲面菲涅尔透镜的光照结果进行模拟分析对比,结果表明本文所设计的自由曲面菲涅尔透镜可实现矩形均匀照明,虽照度均匀度由87%降为68%,中心... 设计了一种用于实现LED均匀照明的自由曲面菲涅尔透镜。通过LightTools将原始自由曲面透镜与自由曲面菲涅尔透镜的光照结果进行模拟分析对比,结果表明本文所设计的自由曲面菲涅尔透镜可实现矩形均匀照明,虽照度均匀度由87%降为68%,中心辐照强度由42.017 W/sr降为38.524 W/sr,在不明显影响照明效果的前提下使得透镜厚度减小了30.5%,解决了传统自由曲面透镜散热性能差的问题,提高了LED的透光效率和使用寿命。 展开更多

关键词 LED 自由曲面透镜 菲涅尔透镜 非成像光学 二次光学设计

原文传递

LED封装光源光学设计的研究现状 被引量：1

11

作者 彭辉仁 王忆 +2 位作者 李远兴 申冬玲 范东华 《照明工程学报》 2014年第4期95-99,共5页

为了提高LED封装光源照明系统的光照效率和照明空间颜色的均匀性,并根据不同的应用环境照明系统的光形进行控制,对LED封装光源照明系统进行光学设计及设计方案的优化必不可少。本文针对目前LED封装光源中的点光源、扩展光源以及自由曲... 为了提高LED封装光源照明系统的光照效率和照明空间颜色的均匀性,并根据不同的应用环境照明系统的光形进行控制,对LED封装光源照明系统进行光学设计及设计方案的优化必不可少。本文针对目前LED封装光源中的点光源、扩展光源以及自由曲面光学设计的研究现状进行分析,并对LED封装光源光学设计的发展趋势进行了探讨。 展开更多

关键词 LED封装光源 光学设计 自由曲面透镜

下载PDF 职称材料

自由曲面光学镜片的构造机理研究 被引量：1

12

作者 乔雪涛 赵惠英 +1 位作者 陈浩 厉以宇 《中原工学院学报》 CAS 2011年第3期6-8,24,共4页

分析了自由曲面光学镜片的理论描述及其构造方面的若干问题,提出了光学镜片自由曲面的设计原则,并分别介绍了基于笛卡尔坐标系和柱坐标系原理的加工方法.

关键词 自由曲面 光学镜片 渐进多焦点眼镜 构造机理

下载PDF 职称材料

一种综合利用各种能源的新型LED路灯 被引量：1

13

作者 贾洁 田凯 王照平 《现代电子技术》 北大核心 2016年第10期156-158,共3页

目前的LED路灯主要是由市电供电,也有利用风能或太阳能等配合蓄电池供电的,但蓄电池需要反复充放电,会影响使用寿命。通常采用一颗LED芯片照亮道路中某一特定区域,一旦其中部分芯片损坏,易导致照明盲区,一般没有备用芯片,维修不便。为... 目前的LED路灯主要是由市电供电,也有利用风能或太阳能等配合蓄电池供电的,但蓄电池需要反复充放电,会影响使用寿命。通常采用一颗LED芯片照亮道路中某一特定区域,一旦其中部分芯片损坏,易导致照明盲区,一般没有备用芯片,维修不便。为了克服上述不足,在此提出一种新型LED路灯,由各种能源(风能、太阳能及振动能)配合市电供电,节余部分并网进入市电系统,不足部分由市电系统进行补充。蓄电池作为应急之用,充放电频率比较低,可延长使用寿命。每个LED芯片上均设置自由曲面透镜,使其发出的光都能均匀照射到路面特定的矩形区域,其中部分芯片损坏时不会造成照明盲区,只需设置部分备用芯片,便于维修。实际测试表明,系统使用效果良好。 展开更多

关键词 LED路灯 各种能源 自由曲面透镜 备用芯片

下载PDF 职称材料

自由曲面镜片波前像差扩束-缩束拼接技术 被引量：1

14

作者 禹静 蒋威炜 沈小燕 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期154-163,共10页

为解决波前传感器检测自由曲面镜片时测量口径不匹配,在拼接检测方法中测量过程及数据处理较为繁琐等问题,提出了一种测量自由曲面镜片的方法.该方法在扩大单次测量光束直径后对自由曲面镜片波前像差进行检测,再由波前传感器接收缩小后... 为解决波前传感器检测自由曲面镜片时测量口径不匹配,在拼接检测方法中测量过程及数据处理较为繁琐等问题,提出了一种测量自由曲面镜片的方法.该方法在扩大单次测量光束直径后对自由曲面镜片波前像差进行检测,再由波前传感器接收缩小后的带有扩束测量区域波前信息的光束.设计光路测量得到4个直径扩大10倍后的子孔径波前像差,完成扩束子孔径的波前重构及拼接.为验证实验的可靠性,对测得的扩束子孔径进行波前重构后与哈特曼传感器生成的子孔径像差峰谷值进行比较,并观察扩束子孔径拼接波面的平整性.实验结果表明:该方法能有效增大小口径波前传感器的测量范围,提高检测效率,可以用于大口径镜片的波前像差检测上. 展开更多

关键词 自由曲面镜片 扩束缩束拼接法 波前像差 波前重构 像差峰谷值

下载PDF 职称材料

应用于助航系统的赋形曲面光学系统研究

15

作者 陈欣 张志勇 +2 位作者 徐春云 冯云鹏 程灏波 《影像科学与光化学》 CAS 2019年第4期315-323,共9页

非对称式光度系统技术可以实现光能量的收集与再分配,已经广泛应用于照明领域。基于非成像光学理论的自由曲面照明光学设计具有体积小、设计自由度高、出光光形准确可控等优点。通过采用自由曲面对LED进行合理的二次配光,可以实现绿色... 非对称式光度系统技术可以实现光能量的收集与再分配,已经广泛应用于照明领域。基于非成像光学理论的自由曲面照明光学设计具有体积小、设计自由度高、出光光形准确可控等优点。通过采用自由曲面对LED进行合理的二次配光,可以实现绿色环保的照明,给未来照明行业的发展指明了新的方向。本文通过对关于LED自由曲面的光学设计进行研究,提出了一种满足侧边发光照明方式的自由曲面透镜设计方法。将得到的自由曲面透镜实体模型作为立式滑行道边灯透镜设计的基本结构。仿真与实验结果表明,仅用一颗LED光源即可实现联邦航空局(FAA)对立式滑行道边灯的光强分布要求。 展开更多

关键词 非成像光学 LED照明 自由曲面设计 侧边发光透镜

下载PDF 职称材料

基于NURBS的光学镜片重构算法研究

16

作者 韩世凡 付东翔 《电子科技》 2021年第9期24-29,共6页

NURBS表示适用于主流及普遍的曲面设计。针对光学渐进镜片在设计中要保证光顺性且局部修改能够保持球镜度不变的问题,文中提出了一种利用NURBS重构技术的优化算法。因为NURBS曲面具有良好的局部修改性以及仿射与透视变化下的不变性,所... NURBS表示适用于主流及普遍的曲面设计。针对光学渐进镜片在设计中要保证光顺性且局部修改能够保持球镜度不变的问题,文中提出了一种利用NURBS重构技术的优化算法。因为NURBS曲面具有良好的局部修改性以及仿射与透视变化下的不变性,所以选择用NURBS重构出光学镜片且界定曲面部分修改的研究方法。通过预处理得到镜片上的型值点,设计了基于反求控制点的3次NURBS曲面重构算法,定义了基本概念,解决了型值点的选取,二次方法求解控制点,再次曲面拟合和界定局部修改等问题,并通过实验验证了文中算法的有效性。 展开更多

关键词 渐进镜片 NURBS 自由曲面 重构 反算 局部修改 镜片评价 FFV仿真

下载PDF 职称材料

基于自由曲面的水下LED全向发射天线设计

17

作者 贺锋涛 杨雅伊 +2 位作者 张建磊 杨祎 韦鹏程 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2022年第1期158-166,共9页

针对水下无线光通信系统对准困难以及光斑均匀性较差的问题,基于自由曲面设计理论设计了一种能产生矩形光斑的光学天线。仿真结果表明,当透镜与目标面的距离为10 m时,该自由曲面透镜能产生均匀度达到87.3%的矩形光斑,光能利用率为93.4%... 针对水下无线光通信系统对准困难以及光斑均匀性较差的问题,基于自由曲面设计理论设计了一种能产生矩形光斑的光学天线。仿真结果表明,当透镜与目标面的距离为10 m时,该自由曲面透镜能产生均匀度达到87.3%的矩形光斑,光能利用率为93.4%。将该自由曲面透镜应用于水下发射天线,当接收机灵敏度为-30 dBm、接收孔径为50 mm时,浑浊海水的最大通信距离为2.3 m,纯水、清澈海水的最大通信距离大于10 m。用三组自由曲面透镜组成的360°全覆盖全向光学发射天线产生的光斑边缘均匀度相比单一发射天线由17.4%提高到35.2%,提高了水下光通信链路的稳定性,为解决水下无线光通信中的对准问题提供了新思路。 展开更多

关键词 光通信 矩形光斑 自由曲面透镜 光学天线

原文传递

具有反射透射两用表面的LED自由曲面透镜的逼近法计算 被引量：3

18

作者 周士康 陈春根 《照明工程学报》 2017年第3期97-101,共5页

让透镜的一个全反射表面同时又能折射,则可以使得透镜结构简化体积减小。但对这种双功能曲面,一般的自由曲面计算无法进行。本文提出了用一种逐次逼近法进行这种透镜形状的计算。在一个薄形准直透镜的例子中,光线从LED出发经入射面射入... 让透镜的一个全反射表面同时又能折射,则可以使得透镜结构简化体积减小。但对这种双功能曲面,一般的自由曲面计算无法进行。本文提出了用一种逐次逼近法进行这种透镜形状的计算。在一个薄形准直透镜的例子中,光线从LED出发经入射面射入透镜,被双功能面反射向纯反射面,再由纯反射面返回双功能面,透射出去成为平行光。计算方法是用一个小循环逐次修改纯反射面形状,使得光线出射后满足平行光的要求。再用一个大循环逐次修改双功能面的形状,使得出射光线在透镜表面分布均匀。文章给出了本方法的详细步骤,并举例设计了一个准直透镜,其实测透镜光束角为±2.5°,比市售准直透镜的同照明距离延长了约4倍。本文的方法对这类一个表面既能反射又能折射的透镜设计有普遍意义。 展开更多

关键词 自由曲面 逐次逼近法 双循环逼近 双功能表面 LED 透镜 准直透镜 透镜设计

下载PDF 职称材料

基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜设计 被引量：2

19

作者 丁一 石岩 +2 位作者 王潇枫 陈亮 金尚忠 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期674-678,共5页

提出一种基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜的设计方法。通过非成像光学设计,以光学扩展量与折射定律为理论基础,自由曲面迭代优化,实现光源与光纤之间的低损耗耦合。仿真结果表明:以LED芯片作为光源,该透镜可以将光通量传导效率提高至... 提出一种基于自由曲面的光纤照明用耦合透镜的设计方法。通过非成像光学设计,以光学扩展量与折射定律为理论基础,自由曲面迭代优化,实现光源与光纤之间的低损耗耦合。仿真结果表明:以LED芯片作为光源,该透镜可以将光通量传导效率提高至89%以上,具有良好的应用和发展前景。 展开更多

关键词 光学设计 光纤照明 自由曲面 耦合透镜

下载PDF 职称材料

实现光线分布随余弦m次方函数随意变换的光学设计方法

20

作者 刘红举 何锡源 +1 位作者 郑代顺 黄启赵 《中国照明电器》 2022年第5期17-24,共8页

本文运用能量守恒定律,以函数I(θ)=I_(0)·cos^(m)θ作为载体工具,建立偏微分方程,求解点光源自由曲面透镜,建立了一套使LED的发光强度呈现余弦的m次方函数分布的方法、达到光型及角度随意变换的目的,可在等光强分布、等亮度分布... 本文运用能量守恒定律,以函数I(θ)=I_(0)·cos^(m)θ作为载体工具,建立偏微分方程,求解点光源自由曲面透镜,建立了一套使LED的发光强度呈现余弦的m次方函数分布的方法、达到光型及角度随意变换的目的,可在等光强分布、等亮度分布、等照度分布等的光学设计中得到高效推广应用。最后运用本方法结合实际应用进行了等光强工矿灯透镜及等照度台灯透镜的设计,并取得了良好的效果。 展开更多

关键词 LED 自由曲面 能量守恒 偏微分方程 m次方函数 随意变换 透镜

原文传递