基于配焦橢流線法的自由曲面設(shè)計.pdf

1、隨著LED技術(shù)的日益成熟，LED照明正在逐漸取代傳統(tǒng)光源而成為新一代的綠色光源。同傳統(tǒng)光源相比，LED具有無污染、高光效、壽命長等優(yōu)點。目前LED光源廣泛應(yīng)用于各種室內(nèi)和室外照明，包括背光源、道路照明、汽車照明燈等。由于LED光源通常屬于朗伯型光源，直接應(yīng)用于照明會存在亮度過高和失能性眩光等問題，因此對LED光源進行二次光學(xué)設(shè)計成為一種必然，這正是非成像光學(xué)的重要應(yīng)用之一。
　　配焦橢流線法是一種針對點光源進行二次配光自由曲面設(shè)計

2、的方法，由非成像光學(xué)中的邊光原理、光學(xué)擴展量理論、流線理論與橢圓的相關(guān)幾何特性相結(jié)合形成的。本文通過配焦橢流線法針對 LED點光源進行矩形的二次配光設(shè)計，并通過對目標(biāo)面離散點的重新調(diào)整，提高LED光源在目標(biāo)面上的均勻度。
　　采用一組橢球面片構(gòu)建 LED光源二次配光的自由曲面屬于非成像光學(xué)幾何法的范疇，即根據(jù)能量守恒將光源能量和預(yù)定照明目標(biāo)離散化，并基于光學(xué)特性和橢球的幾何性質(zhì)，通過構(gòu)建與目標(biāo)面離散點一一對應(yīng)的橢球反射面片，并調(diào)整

3、橢球面片的位置關(guān)系，取這組橢球面片的包絡(luò)面作為最終的自由曲面。這種方法具有幾何意義明確、設(shè)計靈活、優(yōu)化思路清晰等優(yōu)點，針對點光源可以實現(xiàn)任意圖形的配光，但這種方法構(gòu)建的自由曲面存在曲面拼接不光滑的缺陷。本文提出一種新的能量劃分方式，使得自由曲面在?方向?qū)崿F(xiàn)光滑連續(xù)，將自由曲面二維度不光滑的問題壓縮到?方向單維度光滑性問題上，簡化了優(yōu)化方法，并通過能量重新劃分的方式，在保持自由曲面?向連續(xù)的同時，減小在?向的不光滑度。
　　本文首先