折射面幾何設(shè)計及其在LED燈鏡片設(shè)計中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于光學(xué)照明系統(tǒng)的發(fā)展提出了更多的要求。照明光學(xué)系統(tǒng)屬于一種非成像光學(xué)系統(tǒng)，它注重于能量的分配。發(fā)光二極管(LED)作為一類能量轉(zhuǎn)換率高，壽命長，體積小，無污染的新照明光源，由于其自身發(fā)光特點有別于傳統(tǒng)光源，因此對于照明系統(tǒng)的設(shè)計提出了新的要求。當前的幾類光學(xué)系統(tǒng)二次設(shè)計方法能夠設(shè)計出滿足LED照明需求的鏡片，但大部分設(shè)計方法將鏡片的一個表面用規(guī)則幾何面替代進而設(shè)計鏡片的另一表面，這樣會使鏡片的設(shè)計受到規(guī)則幾何面

2、的牽制和約束，使得鏡片外形和內(nèi)部折射情況復(fù)雜，設(shè)計不夠靈活。本論文提出基于單折射面的幾何設(shè)計進而組合設(shè)計鏡片的設(shè)計方法，使得鏡片設(shè)計更加靈活，可以根據(jù)生產(chǎn)或裝配等實際需要設(shè)計出理想的鏡片表面。對于復(fù)雜的設(shè)計公式的求解，本論文還提出了一種基于離散點迭代計算的方法，該方法使折射面的各點曲面法向向量趨近折射法向向量，最終得到曲面形狀，比解微分方程更加簡便。
　　 鏡片設(shè)計中首先分別設(shè)計滿足需求的鏡片內(nèi)外表明，然后組合設(shè)計出鏡片。這樣的

3、設(shè)計方法為鏡片設(shè)計提供了一個新的設(shè)計理念，不再局限于用規(guī)則幾何面替代鏡片的一個表面，這樣設(shè)計出來的鏡片形狀更加符合生產(chǎn)裝配的要求。對利用該方法設(shè)計完成的鏡片用ASAP光學(xué)仿真軟件進行照明仿真，對照明效果進行軟件分析，并將分析結(jié)果與實際的需求進行比較。針對鏡片安裝時的幾類誤差進行分析并仿真，給出一個誤差影響照明效果的規(guī)律和范圍。仿真分析證明該設(shè)計方法是行之有效的。本論文為光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計方法提供了一種新的思路，使二次光學(xué)設(shè)計更為靈活。