基于LED自由曲面設(shè)計和設(shè)計實例.pdf

1、如今，固態(tài)半導(dǎo)體照明作為第四代照明光源已經(jīng)逐步取代以白熾燈、鹵素?zé)魹橹鞯膫鹘y(tǒng)照明，LED以其光效高、體積小、壽命長、抗沖擊、可調(diào)光、維修和更換相對簡單、價格便宜化等諸多優(yōu)勢在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在國內(nèi)外很多的照明企業(yè)都具備生產(chǎn)和裝配各種LED燈具產(chǎn)品的能力?？梢灶A(yù)見，LED在今后的智能照明和智慧城市的進(jìn)程中，一定會發(fā)揮舉足輕重和不可磨滅的作用。但是，如何設(shè)計出能夠?qū)崿F(xiàn)用戶舒適光體驗的照明燈具是亟待解決的大需求?；贚ED的自由曲

2、面配光設(shè)計能夠?qū)⒃袕?fù)雜、龐大的照明系統(tǒng)簡單化，且能夠?qū)崿F(xiàn)對光的精確控制。因此，本文主要根據(jù)兩個典型的設(shè)計案例--投光燈和洗墻燈，來探討基于LED自由曲面設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)在燈具中發(fā)揮的重大作用與具體的設(shè)計方法，具體的研究內(nèi)容如下。
　　首先，研究了常用的自由曲面設(shè)計方法，對其進(jìn)行驗證與總結(jié)。其次，指出其在設(shè)計過程中的優(yōu)勢與劣勢，提出了新的設(shè)計方法--剖面求解法，通過投光燈透鏡的設(shè)計案例來驗證方法的準(zhǔn)確性與實用性。通過能量守恒去推導(dǎo)并

3、最終建立LED光源與目標(biāo)面之間的映射關(guān)系，構(gòu)建出了一款新型的洗墻燈透鏡，該洗墻燈透鏡不具備軸對稱性，能夠更加合理的實現(xiàn)照度均勻，提升光能利用率。兩款燈具的透鏡經(jīng)過反復(fù)開模和修模的驗證，最終均達(dá)到了理想的光學(xué)效果。具體的，投光燈透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)面的矩形光斑照明，邊界清晰且均勻度高；洗墻燈透鏡能夠?qū)崿F(xiàn)非偏轉(zhuǎn)的、高照度、高均勻度、高洗墻距離的照明效果。為以提高燈具照明的光體驗度，提供了技術(shù)引導(dǎo)及設(shè)計思路；也為非成像光學(xué)理論在實際中的應(yīng)用提供了