一种基于LED扩展光源的均匀照明设计新方法

为满足LED均匀照明要求,提出了一种实现面光源下自动优化的设计方法。根据点光源近似理论建立可实现均匀照明的反射器初始结构,用COB(Chips on board)型LED面型光源替代点光源,基于TracePro中Scheme语言编写了自定义均匀照明优化函数,实现了目标面上均匀照明的自动优化设计。模拟结果表明:在光源为直径20mm的朗伯体发光LED时,能够在300 mm处实现均匀照明,照明均匀度(平均照度与最大照度的比值)达到85%以上,光学效率在96%以上。本设计方法简单易用,具有广泛的应用价值。     

实现LED均匀照明的透镜设计

根据LED光源的特点,定义朗伯光源和近朗伯光源的函数,提出一种LED均匀照明的透镜设计方法。推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,采用MATLAB求解该方程的数值解,可实现在目标区域内的均匀照明。     

一种实现LED均匀圆斑照明透镜的自由曲面设计

由于大多数LED的发光特性表现为朗伯光源,文中提出一种实现LED均匀照明的透镜设计方法。建立了能产生均匀光斑的自由曲面透镜方程,通过Matlab编程得到数值解,并通过建模软件Pro/E建立了透镜模型,最终采用Tracepro进行模拟验证。实验结果表明,利用此方法给LED进行配光,可使照明目标面获得均匀的照度。     

基于LED的光栅光调制器照明系统的优化设计与实现

设计了一种基于LED照明的光栅光调制器(GLM)照明系统,以自由曲面TIR透镜、光棒、聚光透镜组为主要光学元件来提高LED光能利用率,并实现光场均匀化。通过仿真得出,照明系统的光能利用率为78.7%,光照均匀性为85%,实验与设计结果基本一致。这表明,优化后的光栅光调制器的照明系统,解决了基于LED的照明系统光照不均匀和光能利用率低的问题。     

基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法

LED阵列光源凭借其高亮度、长寿命及节能环保等独特优点广泛应用于医学、微纳加工、光学成像等领域，但其匀化系统存在光线准直难、可实现的照明光斑面积小等问题，难以在需要均匀照明的光学领域当中得到广泛应用。针对这一问题，提出了一种基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法。首先通过矩阵光学及近轴光学理论进行理论分析，然后利用lighttools软件进行系统设计及仿真实验，最终在像面上实现了大面积的均匀光斑。相较于以往最多可实现50 mm×50 mm的匀化光斑，该匀化系统可做到104 mm×104 mm、均匀度为87.375%的大面积规则的均匀光斑，该方法对医学、红外夜视、投影显示、航空照明领域等需要大面积均匀照明的系统有着重要意义。     

面向大功率LED集成光源的反射器设计方法

分析了传统光学设计方法中将LED光源近似为理想点光源的设计方法的局限性,基于非成像光学中的边缘光线理论,提出了一种面向大功率LED集成光源的均匀照明反射器的光学设计方法,在集成光源与接收面上点的照度之间建立了一种能量对应关系,得到了可以在照明面上实现均匀照度分布的反射器光学模型,最后运用光学仿真软件进行了仿真,并与点光...     

反射式LED二次光学系统研究

为了解决发光二极管(LED)应用于照明时光照不均匀的问题,运用非成像光学和几何光学的基本原理,推导了反射式LED二次光学系统的设计步骤,设计了LED二次光学系统,并对其光照均匀性进行了仿真。针对仿真显示的问题对设计步骤进行了改进,利用改进后的方法重新设计了二次光学系统,并利用光学设计软件对设计的光学系统进行了仿真。结果表明,这种二次光学系统能够达到均匀照明的效果。     

LED照明的光学器件设计与仿真

大功率LED集成光源在实际照明工程应用很多,但是集成光源的照明效果不是很理想。为了解决大功率LED集成光源难以直接应用于照明的问题,根据非成像光学理论,设定合适的初始参数,利用能量守恒建立LED光源与目标照明面之间的映射,设计了筒灯反射器和透镜。并用Tracepro软件对这两类光学器件进行模拟仿真,均得到了良好的均匀圆形照明光斑。仿真结果表明,设计出的反射器和透镜,随着发光光源面积增大,照度均匀性都降低,当光源尺寸均设置为1 mm1 mm时,照明面上照度均匀性都达到95%以上,当光源尺寸增大10 mm10 mm时,照明面的照度均匀性下降到85%,符合对均匀性很高的室内照明设计标准。     

基于朗伯型反射微结构的LED室内照明光源设计

提出了一种基于朗伯型反射面的LED间接照明系统,即LED光源出射的光全部通过朗伯型反射面反射后再照射目标区域,该系统具有光源亮度均匀、灯具效率高等优点,很好地解决了高亮度LED点光源给室内照明带来的眩光问题。首先提出了一种能够很好逼近朗伯反射面的复合型微结构表面,并通过Lighttools光学仿真对其分布参数进行了优化,使最终结果在不同光线入射角的情况下,都具有较理想的余弦反射特性。在此基础上,设计了整体光学系统,使其实现了近180°范围的角度亮度的均匀性和高达84.7%的灯具效率,验证了间接照明方法的可行性。     

用于辅助驾驶汽车的红外照明系统

为了解决在现有道路照明条件下，因环境照度不够、环境光强快速变化等原因，造成车辆对周边物体自动识别的准确率低的问题，本文通过软件仿真，设计了一种车载红外补充照明系统。使用红外LED作为光源，光源发出的光线经抛物面反射镜准直后，通过单排复眼透镜，在距离光源25 m处得到均匀性大于90%的矩形光斑，系统的辐射能利用率达到98%，通过30个照明模块组成平面阵列，目标照明面的平均辐照度大于0.8 W/m²。结果表明，采用单排复眼透镜实现匀光，其结构简单，装配公差宽松；本设计方法适用于其他照明系统。     

Reflector Design Method for Rotational Uniform Illuminance System with LED

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%.     

均匀辐照365nm LED光源设计及其在光刻中的应用

优化设计了365nm紫外LED点光源阵列、聚焦透镜组的排布,实现了高强度均匀辐照的LED面光源。利用优化后的365nm LED面光源进行了接触式曝光光刻实验,所得刻写图形与掩模板图形一致。提出的基于365nm紫外LED阵列均匀辐照面光源的光刻方法具有结构简单、节能、环保等优势。     

自由曲面透镜白光LED光束整形技术

为了获得高均匀性、对称性及一些特殊形状强度分布的白光发光二极管(LED)光束以满足某些特定的需求, 基于白光LED光源为朗伯光源的特性, 运用自由曲面透镜的方法对LED光束进行了光束整形, 分别采用单一自由曲面透镜以及全内反射(TIR)透镜与微透镜阵列组合两种不同的整形结构, 进行了加工工艺和原理理论分析, 并通过了实验验证。结果表明, 实验得到的圆形均匀光斑, 其总光线利用率高达96%, 有效面积光线利用率为88.4%;得到的矩形均匀光斑, 总光线利用率为91%, 有效面积光线利用率为78.7%, 光束均匀度均在60%以上; 通过自由曲面透镜方法进行白光LED光束整形效果极佳。该整形方法为白光LED光源的进一步广泛应用提供了重要的指导。     

基于视觉感受的LED显示屏系统精度分析

根据LED发光的物理特性和LED控制系统脉宽调制的驱动方式,构建了线性的LED显示颜色的数学模型,并通过CIE1976LUV色彩空间直接与人眼的视觉感受联系起来。分析了LED的相邻灰度级与相邻颜色的色差在人眼视觉感受中与控制系统精度之间的关系,并结合LED发光的离散性,对控制系统精度需求进行了讨论,给出了基于人眼视觉感受的控制系统精度需求的计算方法。该方法在工业制造前就可以根据人眼的视觉感受特性对LED显示屏的控制系统精度进行优化和设计。     

用于室内照明的自由曲面均匀配光透镜设计

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。     

激光光学系统测试设备的关键技术研究

说明了激光光学系统测试设备的系统组成、功能、原理、指标,着重讲述了使用的关键技术。该设备可以测试激光光学系统的弥散斑、视场等指标。     

Determination of diffusion length and surface recombination velocity by light excitation

The current induced by a monochromatic light source in a Schottky barrier or p?n junction perpendicular to the sample surface is analyzed. Expressions for the induced current are derived for a scanning light spot and for uniform illumination with part of the sample shadowed. A uniform illumination induces a current that is more nearly an exponential function of the distance between the junction and the illuminated area than a moving spot. When the effect of surface recombination is strong, an alternative method of deducing the diffusion length from the measured current is suggested. The surface recombination velocity may be determined from the dependence of the collected current on the optical penetration depth in a simple manner.     

基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计研究

提出了一种基于方位角调制的LED道路照明灯具的配光设计方法。选择型号为OSLON SX的大功率LED作为光源,利用16颗LED建立了4×4阵列LED灯具的光学模型。通过改变每一排LED的方位角控制了接收面上的光照度分布。研究表明,当LED阵列上下部分分别倾斜±30°时,接收面的光照度最均匀。     

基于LED可见光的网络通信系统设计

随着信息技术的不断发展,通信技术水平越来越高。近年来不少学者对LED光通信进行研究,实现了基于LED的电光信号转换、光信号传输接收以及光电信号解析,达到了数字信息通信的效果。因此,给出了一种基于LED可见光的网络通信系统设计方法,描述网络通信系统架构,阐述LED光通信网络节点、网络层次结构以及网络传输协议等技术。