基于LED的非成像光学照明系统设计

摘要

目前，LED照明已经深入到各个照明领域。在一些特定的照明场合，未经二次配光的LED无法到达要求的照明效果。为了能够提高LED照明系统的效率、达到特定的照明要求，需要针对LED照明系统进行非成像光学设计。
　　本文首先讨论了近几年非成像光学设计的发展情况;然后，以非成像理论知识和数学几何知识为基础，探讨了自由曲面构造的理论计算方法，并用此方法设计出了两个能够满足照明要求的自由曲面:一个能够得到矩形均匀光斑，另一个能够得到圆形均匀光斑。在构造自由曲面的过程中，要解决的关键问题是找出光源、自由曲面、目标照明面之间的联系。在得出自由曲面的方程后，通过数值求解法编程计算得出自由曲面的空间离散点，再通过3D建模得到透镜的模型;最后，通过软件仿真模拟验证所设计的两个照明系统，对这两种照明系统的仿真模拟验证，证明了求解方程法构造自由曲面的可行性和正确性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 基于LED的非成像光学系统及其应用

1．1．2 基于LED的非成像光学研究现状

1．2 本文主要内容

2 基于LED的非成像光学照明系统设计方案

2．1 矩形均匀光斑的LED非成像照明系统设计

2．1．1 矩形均匀光斑的LED照明系统设计要求

2．1．2 矩形均匀光斑的LED照明系统设计思路

2．2 圆形均匀光斑的LED非成像照明系统设计

2．2．1 圆形均匀光斑的LED非成像设计要求

2．2．2 圆形均匀光斑的LED照明系统设计思路

2．3 LED非成像光学照明系统总体设计思路

2．4 本章小结

3 LED非成像光学系统的设计

3．1 自由曲面构造

3．1．1 自由曲面构造方法概论

3．1．2 自由曲面构造方法

3．1．3 偏微分方程法构造自由曲面

3．1．4 数值求解法求解偏微分方程

3．2 自由曲面的编程实现

3．2．1 空间曲线的建立

3．2．2 3D模型的建立

3．3 本章小结

4 LED非成像光学照明系统仿真

4．1 矩形均匀光斑照明系统仿真模拟

4．1．1 矩形均匀光斑单个透镜模拟仿真

4．1．2 矩形均匀光斑照明系统模拟仿真

4．2 圆形均匀光斑照明系统仿真模拟

4．2．1 单个透镜模拟结果

4．2．2 照明系统模拟仿真

4．2．3 照明系统仿真结果分析

4．3 本章小结

5 总结

致谢

参考文献