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基于多目标人工鱼群算法的光疗LED照度优化研究 被引量:5
1
作者 唐清垚 吴燃 +2 位作者 纪佳佳 刘峻源 李章勇 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期352-359,共8页
提高发光二极管(light emitting diode,LED)组成的光疗光源在照射平面上的照度均匀分布水平,对于光疗设备发展具有重要的价值。提出了一种基于多目标人工鱼群算法的光疗LED光源的照度优化方法。设计了2种不同组合模式的光疗LED光源阵列... 提高发光二极管(light emitting diode,LED)组成的光疗光源在照射平面上的照度均匀分布水平,对于光疗设备发展具有重要的价值。提出了一种基于多目标人工鱼群算法的光疗LED光源的照度优化方法。设计了2种不同组合模式的光疗LED光源阵列。结合多目标人工鱼群算法对光疗LED光源阵列组合数据进行优化,使光疗LED光源阵列的照度分布更加均匀。将优化设计后的光疗LED光源芯片组合数据,导入光学仿真软件TracePro实现仿真验证,得到经优化的圆形光源排列的照度均匀程度较未优化圆形光源排列提升0.104,矩形光源排列的照度均匀程度较未优化矩形光源排列提升0.148。对比分析最终数据,验证了该优化方法是可行的,可以提高光疗LED光源的照度分布水平。 展开更多
关键词 光疗发光二极管 多目标人工鱼群算法 照度均匀 优化方法
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一种新型的基于非成像光学的LED均匀照明系统 被引量:45
2
作者 杨毅 钱可元 罗毅 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期110-112,115,共4页
为解决发光二极管(LED)作为朗伯光源难以直接应用的问题,运用非成像光学设计方法,实现了一种新型的基于LED的均匀照明系统,它能够在一个特定位置的屏幕上形成一个具有特定尺寸的均匀圆形光斑。使用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对该光... 为解决发光二极管(LED)作为朗伯光源难以直接应用的问题,运用非成像光学设计方法,实现了一种新型的基于LED的均匀照明系统,它能够在一个特定位置的屏幕上形成一个具有特定尺寸的均匀圆形光斑。使用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对该光学系统进行模拟仿真,结果显示屏幕上光斑的均匀度优于85%,系统效率高于82%。 展开更多
关键词 应用光学 半导体照明 非成像光学 均匀照明系统
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Reflector Design Method for Rotational Uniform Illuminance System with LED
3
作者 ZHANG Qi-hui WANG Hong JI Ling-ling 《Semiconductor Photonics and Technology》 CAS 2009年第3期163-166,共4页
Based on nonimaging design method, uniform illuminance systems with LED source were developed to create a uniform illuminated circular region with a desired size in a screen at a prescribed place. By using ray-tracing... Based on nonimaging design method, uniform illuminance systems with LED source were developed to create a uniform illuminated circular region with a desired size in a screen at a prescribed place. By using ray-tracing software based on Monte-Carlo method, the simulation results show that in the illuminated region the luminous uniformity is higher than 90%. 展开更多
关键词 semiconductor lighting nonimaging optics uniform illuminance system
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实现LED照明的自由曲面透镜设计 被引量:74
4
作者 丁毅 郑臻荣 顾培夫 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1486-1490,共5页
为在特定平面上实现所需照明,从而满足各类LED照明系统的要求,通过透镜的第一面球面和第二面自由曲面的两次折射实现LED的配光设计.根据给出的LED辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布,并预先定义透镜球面的结构参量,可得到一组一阶... 为在特定平面上实现所需照明,从而满足各类LED照明系统的要求,通过透镜的第一面球面和第二面自由曲面的两次折射实现LED的配光设计.根据给出的LED辐射特性和所需实现的照明面上的能量分布,并预先定义透镜球面的结构参量,可得到一组一阶偏微分方程,数值差分求解直接求得透镜的自由曲面.光源采用发光面积1×1mm2朗伯体发光的LED,视角180°,由自由曲面透镜得到的各种形状照明面的模拟均匀性皆接近90%,且能量利用率高于98%,编程解一阶偏微分方程组的计算时间少于20s. 展开更多
关键词 应用光学 自由曲面透镜 一阶偏微分方程组 LED照明系统 均匀照明
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基于光学扩展量的LED均匀照明反射器的设计 被引量:71
5
作者 余桂英 金骥 +1 位作者 倪晓武 郑颖君 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2297-2301,共5页
针对发光二极管(LED)光源的发光特点,根据非成像光学的光学扩展量理论建立了获得均匀照明反射器的一般方程,实现了在特定目标面上的均匀照明,进而依据该方程设计了用于体视显微镜的LED照明系统。利用TracePro软件对所设计的系统进行光... 针对发光二极管(LED)光源的发光特点,根据非成像光学的光学扩展量理论建立了获得均匀照明反射器的一般方程,实现了在特定目标面上的均匀照明,进而依据该方程设计了用于体视显微镜的LED照明系统。利用TracePro软件对所设计的系统进行光线追迹仿真,结果表明在Φ90 mm的范围内照度均匀性达到90.6%,不考虑反射率损失时能量利用率可达到99.6%。该设计方案采用单一反射器实现均匀照明,为实现照明系统小型化和简单化提供了一种有效的途径。 展开更多
关键词 光学设计 非成像光学 均匀照明 光学扩展量 反射器 发光二极管(LED)
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实现均匀照明的LED系统设计方法 被引量:42
6
作者 李林 王光珍 +3 位作者 王丽莉 孔德鹏 姬江军 张亚军 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期241-247,共7页
针对医用无影灯的应用要求,提出了一种利用非球面透镜实现对目标平面均匀照明的方法。基于能量守恒定律得到光源出射角与目标面之间的关系,利用Zemax的宏语言编写优化操作数使透镜优化满足上述关系,在非序列模式中对结果进行模拟和优化... 针对医用无影灯的应用要求,提出了一种利用非球面透镜实现对目标平面均匀照明的方法。基于能量守恒定律得到光源出射角与目标面之间的关系,利用Zemax的宏语言编写优化操作数使透镜优化满足上述关系,在非序列模式中对结果进行模拟和优化,并分别对透镜的前表面三种情况进行模拟,提出并模拟了LED球面阵列,并分析了角度及距离的偏移对照明均匀度的影响。结果表明,1m距离处实现了直径为25cm的平面内的均匀照明,均匀度(平均照度/最大照度)达到96%以上;球面阵列的设计可以满足无影灯的光分布要求,照明深度达到1m。 展开更多
关键词 光学设计 非球面 均匀照明 无影灯 Zemax软件
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复眼透镜阵列应用于均匀照明系统的特性研究 被引量:32
7
作者 匡丽娟 翟金会 +2 位作者 阮玉 宋镜明 胡勇 《光学与光电技术》 2005年第6期29-31,共3页
研究了复眼透镜阵列实现均匀照明的原理,模拟分析了复眼透镜的列数、入射光发散角、光源尺寸对照明效果的影响。仿真表明,入射光的发散角越小,光源尺寸越小,照明效果越好,而且适当地选取复眼透镜的列数能提高照明效果。
关键词 复眼透镜 均匀照明 旁瓣
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基于发光二极管环形阵列与漫反射表面的均匀照明光源研究 被引量:29
8
作者 祝振敏 曲兴华 +1 位作者 梁海昱 贾果欣 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期178-183,共6页
均匀的照明条件与光源良好的混色效果是彩色视觉的重要组成部分。基于发光二极管(LED)环形阵列与高漫反射率表面,研究了一种间接照明的均匀光源,建立了数学模拟算法。根据单个LED的朗伯体特性,讨论了LED环形阵列在半球形内表面上的辐照... 均匀的照明条件与光源良好的混色效果是彩色视觉的重要组成部分。基于发光二极管(LED)环形阵列与高漫反射率表面,研究了一种间接照明的均匀光源,建立了数学模拟算法。根据单个LED的朗伯体特性,讨论了LED环形阵列在半球形内表面上的辐照分布。半球形内表面是高漫反射率表面,可近似看作朗伯表面,将光均匀地反射到检测平面上。通过半球形内表面的双向反射分布函数(BRDF),仿真了检测平面的照度均匀性。并通过实验证实了该照明方式与数学模拟算法的正确性。实验所得的多波段LED阵列混光图像效果良好,光照均匀度95.5%满足彩色视觉测量的需要。证实了该方法设计均匀照明光源的有效性。 展开更多
关键词 机器视觉 彩色视觉 均匀方法 间接方法 漫反射表面
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利用微分方程数值解构造自由曲面反光器 被引量:21
9
作者 丁毅 顾培夫 +1 位作者 陆巍 郑臻荣 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1516-1518,共3页
为在特定平面上得到均匀照明,构造了一种自由曲面反光器.根据已知的光源发光特性和所需实现的照明面上的光分布,基于理论模型,结合立体坐标系和能量守恒定理,推导得到微分方程组.采用差分法求解微分方程组得到自由曲面反光器的面形数据... 为在特定平面上得到均匀照明,构造了一种自由曲面反光器.根据已知的光源发光特性和所需实现的照明面上的光分布,基于理论模型,结合立体坐标系和能量守恒定理,推导得到微分方程组.采用差分法求解微分方程组得到自由曲面反光器的面形数据.对得到的曲面进行了光线追迹模拟,光源分别采用均匀发光的点光源和面光源.模拟得到的照明面为旋转对称的圆形,两种光源的照明均匀性均接近90%,面光源的均匀性更高.通过单一自由曲面反射器实现均匀照明,不依靠方棒、复眼透镜等器件,有助于实现整个照明系统的小型化. 展开更多
关键词 自由曲面 均匀照明 微分方程组 差分方法
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一种用于均匀照明的LED透镜设计方法 被引量:23
10
作者 李澄 李农 《照明工程学报》 北大核心 2010年第3期46-49,共4页
本文针对目前应用越来越广的LED照明光源,提出了一种采用非成像光学设计原理为基础的均匀照明设计方法。根据推导得到的公式,采用MATLAB编程,可实现任意角度的均匀圆形光斑照明区域。
关键词 均匀照明 非成像光学 LED二次光学设计 MATLAB
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用消衍射方法改善透镜列阵的辐照均匀性 被引量:17
11
作者 丘悦 钱列加 +2 位作者 黄宏一 范滇元 邓锡铭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第1期27-31,共5页
用消衍射方法能改善列阵透镜的照明均匀性。本文详细研究了振幅型边缘软化,位相型边缘软化和硬边波纹光阑等技术在高功率激光靶面均匀照明技术中的应用。
关键词 透镜列阵 辐照 均匀性 消衍射法
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实现ICF束匀滑的二元光学器件设计与制作 被引量:10
12
作者 谭峭峰 严瑛白 +1 位作者 金国藩 邬敏贤 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期445-449,共5页
采用爬山法和模拟退火法相结合的混合优化算法,设计得到了二元光学器件的良好位相结构;基于高斯分布随机信号模型,分析了二元光学器件对输入波面位相畸变的宽容度。首次针对波长λ= 1.053μm 研制了 100m m 的连续位相... 采用爬山法和模拟退火法相结合的混合优化算法,设计得到了二元光学器件的良好位相结构;基于高斯分布随机信号模型,分析了二元光学器件对输入波面位相畸变的宽容度。首次针对波长λ= 1.053μm 研制了 100m m 的连续位相二元光学器件,并通过多级衰减片及 C C D 实现了焦斑光强分布测量,结果表明得到了边缘陡峭、旁瓣小、中心主瓣具有一定均匀性、且没有中心零级锐脉冲的焦斑光强分布。 展开更多
关键词 ICF 二元光学器件 均匀照明 设计 制作
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用于激光数字投影显示系统的匀光整形元件设计 被引量:17
13
作者 张巍 梁传样 +1 位作者 李金 芮大为 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期36-41,共6页
激光光源在数字投影显示系统中的使用日趋广泛并成为未来发展的方向之一。衍射光学元件(DOE)用于激光数字投影系统,可利用其整形能力强、匀光性能好、体积小的特点实现空间光调制器件的高效率均匀照明,并有利于投影系统照明光路简化,提... 激光光源在数字投影显示系统中的使用日趋广泛并成为未来发展的方向之一。衍射光学元件(DOE)用于激光数字投影系统,可利用其整形能力强、匀光性能好、体积小的特点实现空间光调制器件的高效率均匀照明,并有利于投影系统照明光路简化,提高系统集成度。基于傅里叶变换的分步迭代方法进行了该类DOE元件的优化设计。DOE采用16台阶位相结构,设计结果实现了激光整形、匀光功能,其照明能量利用率达到85%以上,照度均匀性优于90%,与目标光强分布的均方根偏差小于7%。 展开更多
关键词 光学器件 衍射光学元件 光束整形 均匀照明 激光投影显示
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基于复眼透镜的大面积均匀照明方案研究 被引量:16
14
作者 王沛沛 杨西斌 +1 位作者 朱剑锋 熊大曦 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期771-778,共8页
为了实现大面积矩形均匀光斑,提出一种基于双排复眼透镜的设计方案。使用TracePro软件对该照明系统方案的效果进行建模仿真,分析了复眼透镜组的间距、后工作距离等参数对光斑面积和均匀性的影响。结果表明,复眼透镜间距越小、后工作距... 为了实现大面积矩形均匀光斑,提出一种基于双排复眼透镜的设计方案。使用TracePro软件对该照明系统方案的效果进行建模仿真,分析了复眼透镜组的间距、后工作距离等参数对光斑面积和均匀性的影响。结果表明,复眼透镜间距越小、后工作距离越大,得到的光斑面积越大;而当间距控制在微透镜焦距附近时,光斑均匀性最佳。利用该设计方案,可在1m的后工作距离得到尺寸350mm×200mm的光斑,光斑中心280mm×160mm范围内光照度均匀性>0.85,该部分面积超过光斑整体面积的60%。该匀光方案有望在医用光疗、路灯照明等大面积均匀光照明领域得到广泛应用。 展开更多
关键词 均匀照明 复眼透镜 大面积 矩形光斑 容错性
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基于近场侧面均匀照明的LED投射器研究 被引量:16
15
作者 赖丽萍 庄其仁 +3 位作者 梁德娟 周业鹏 庄琳玲 王巨锋 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期220-226,共7页
在LED双面平板照明灯具中,为实现侧入式近场均匀照明,研究了一种LED柱面透镜阵列自由曲面投射器。根据非成像光学理论中的边缘光线原理,采用直接法和重叠法设计投射器的表面形状,利用反射旋转面和折射旋转面以及柱面透镜阵列将LED光源... 在LED双面平板照明灯具中,为实现侧入式近场均匀照明,研究了一种LED柱面透镜阵列自由曲面投射器。根据非成像光学理论中的边缘光线原理,采用直接法和重叠法设计投射器的表面形状,利用反射旋转面和折射旋转面以及柱面透镜阵列将LED光源发出的朗伯光重新分配。建立侧面近场均匀照明的柱面透镜阵列自由曲面投射器模型,用TracePro软件对所设计的模型进行光线追迹仿真,结果表明,当不考虑反射损耗时投射器的出光效率达到96.03%,在投射器侧面的面板上面积为240mm×360mm的照度均匀度达到95.6%。 展开更多
关键词 光学设计 双面LED平板灯 LED投射器 柱面透镜阵列 均匀照明
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可变焦列阵柱面透镜均匀线聚焦系统 被引量:13
16
作者 丘悦 黄宏一 +3 位作者 范滇元 王树森 陈万年 邓锡铭 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第11期1198-1203,共6页
用两个列阵柱面透镜与非球面透镜组成变焦线聚焦系统,能将入射激光束会聚成辐照均匀、长度连续可调的焦线,它可用于X光激光实验研究.文中详细分析了焦线上光场分布的情况,给出了物理光学分析的结果,并与巳有技术作了比较.
关键词 变焦系统 列阵柱面透镜 均匀照明
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基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计 被引量:14
17
作者 闫兴涛 杨建峰 +2 位作者 张国琦 卜凡 张磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期718-723,共6页
根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心... 根据面向理想光源的设计原理,提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型,由反光杯反射光对直射投射光进行补偿,将反光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘,且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律,以上边缘点为初始点,逐一迭代得母线上各点坐标,旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%,且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定,该结构可使LED光源用于大范围照明。 展开更多
关键词 非成像光学 均匀照明 自由曲面 LED反光杯
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用于室内照明的自由曲面均匀配光透镜设计 被引量:14
18
作者 丁纾姝 余桂英 郝雯雯 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2012年第4期118-123,共6页
以非成像光学为基础,设计了一种在大发散角范围内均匀配光的大功率LED室内照明二次配光透镜方案。采用划分网格法建立光源LED和接收面的映射关系,推导透镜自由曲面面形的一般方程,采用差分法求解透镜面形方程获得面形轮廓数据,再用三维... 以非成像光学为基础,设计了一种在大发散角范围内均匀配光的大功率LED室内照明二次配光透镜方案。采用划分网格法建立光源LED和接收面的映射关系,推导透镜自由曲面面形的一般方程,采用差分法求解透镜面形方程获得面形轮廓数据,再用三维软件建立透镜模型,通过光学仿真软件对所建模型进行光线追迹。结果表明:此方案适用于40°~140°配光角度要求的均匀配光;仿真配光角度120°的照明系统,当透镜的口径与LED发光面直径之比大于等于10时,照明系统的均匀性优于0.9,能量利用率大于92%,且照明效果不受接收面高度的影响。该设计方法为实现大功率LED室内均匀照明系统的小型化和简单化提供了一种有效的途径。 展开更多
关键词 光学设计 均匀照明 自由曲面 划分网格法
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基于经纬划分和切面迭代的自由曲面LED透镜设计 被引量:13
19
作者 闫兴涛 杨建峰 +4 位作者 张国琦 马小龙 梁士通 曹捷 张磊 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第2期57-63,共7页
根据非成像光学原理,提出了基于经纬划分和切面迭代的自由曲面求解方法。先在三维坐标系中建立自由曲面与目标面的相对位置模型,并对自由曲面沿经纬方向角度均分;再根据自由曲面各经纬带上能量与目标面各微带上能量对应相等,实现目标面... 根据非成像光学原理,提出了基于经纬划分和切面迭代的自由曲面求解方法。先在三维坐标系中建立自由曲面与目标面的相对位置模型,并对自由曲面沿经纬方向角度均分;再根据自由曲面各经纬带上能量与目标面各微带上能量对应相等,实现目标面网格划分并求得与自由曲面各网格对应的目标节点坐标;选取自由曲面初始网格节点,利用Snell方程和切面迭代法,沿经纬方向分别求解,得自由曲面各节点坐标,即可拟合成所求自由曲面。对用该方法设计的LED透镜进行模拟,结果表明对于目标面为轴对称区域的均匀照明,该方法可快速精确地获得对应的光学系统,使得LED光源能够广泛应用于道路照明系统中。 展开更多
关键词 应用光学 非成像光学 均匀照明 自由曲面LED透镜
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板上芯片型LED光源均匀照明自由曲面透镜设计 被引量:13
20
作者 梁文跃 李远兴 +4 位作者 龙拥兵 申冬玲 茹达兴 凡利娟 谢凯彬 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第1期211-218,共8页
提出了基于能量映射关系和易加工性约束的照度偏离量累加反馈优化算法,并设计了一款可实现照度均匀分布的基于板上芯片(COB)型发光二极管(LED)光源的自由曲面透镜。本算法将每次迭代反馈优化后的仿真光分布与目标光分布的照度偏离量,累... 提出了基于能量映射关系和易加工性约束的照度偏离量累加反馈优化算法,并设计了一款可实现照度均匀分布的基于板上芯片(COB)型发光二极管(LED)光源的自由曲面透镜。本算法将每次迭代反馈优化后的仿真光分布与目标光分布的照度偏离量,累加到预设目标光分布进行修正,并利用修正后的目标光分布结合能量映射关系重构自由曲面透镜模型;同时,从易加工性的角度提出在反馈优化过程中将透镜外曲面下半部分约束为竖直面。以Cree CXA1816COB LED为光源设计了相应的自由曲面透镜,结果表明,经过3次反馈优化后即可在距离光源1000mm、半径为1480mm的圆形区域实现均匀照度分布。根据设计结果加工了相应的透镜并进行照明效果的测试,实测的照度分布与仿真结果比较吻合。 展开更多
关键词 光学设计 非成像光学 板上芯片型发光二极管 自由曲面 反馈优化 均匀照明 易加工性
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