蜂窝式阵列菲涅尔透镜的配光设计

单元结构、阵列排布和偏转控制是阵列菲涅尔透镜的三个重要因素。单元结构采用了棱镜加菲涅尔透镜结构,排布方式引入蜂窝式阵列,构成蜂窝式阵列菲涅尔透镜。该透镜可以将准直光源发出的光线投射到1m远、直径为30mm的圆形区域内并形成特定图形。通过调整菲涅尔透镜的各个独立环带的倾角,以及每个菲涅尔透镜的背侧光面倾角的优化,实现了一款蜂窝式阵列菲涅尔透镜的光学设计。通过光学仿真分析,结果表明该设计方法灵活可靠,光线控制效果良好,具有实现图像级配光的能力。     

大视场菲涅尔透镜的聚光效率模拟和分析

大视场菲涅尔聚焦透镜在180°的范围内各个视场下均能实现较理想的聚焦。根据现有的大视场菲涅尔聚焦透镜的设计结果,利用Zemax软件在非序列环境下自定义面型的功能对该设计进行模拟分析。模拟菲涅尔透镜在不同方向的平行光照射下的聚焦情况。通过对不同方向的光线照射下探测器接收到能量的情况进行分析,得到了相应的聚光效率,为设计的可行性提供了分析依据。     

基于椭流线法的LED射灯菲涅耳反射器设计

基于非成像光学中的边光原理和椭流线理论提出一种菲涅耳反射器设计方法。通过对光源的通量均分、椭流线虚实焦点的配对,以及光学仿真优化三个步骤实现对LED射灯二次均匀配光。该方法可避免引入色散,降低光学设计难度,并实现在目标面上光照度分布均匀的投射效果。模拟考察了距光源3m远,直径为1.2m的圆形平面上的实际效果,其中包括目标面上的照度分布和均匀性、安全性、机械加工公差等相关方面,仿真结果表明,设计是安全、可靠和可行的。     

菲涅耳透镜的通光分析及设计方法探讨

研究了菲涅耳透镜成像质量差的原因,提出一种改进的方法,即改善轴外点的成像质量以增大菲涅耳透镜的视场。分析了三种常用的设计菲涅耳透镜的方法,用光学设计软件Zem ax模拟设计结果,对三种设计方法进行比较。得出结论:像面为曲面时可校正场曲;基面和底面为曲面的菲涅耳透镜与平面型菲涅尔透镜相比彗差较小。     

大直径菲涅尔透镜模具加工发展现状及展望

大直径菲涅尔透镜广泛应用于太阳能电站、背投显示等领域,但其模具加工制造难度大。针对大直径菲涅尔透镜模具加工设备及加工工艺的发展状况进行了深入的分析研究,总结了大直径菲涅尔透镜模具加工的研究现状,展望了其未来的发展方向。     

大直径菲涅尔透镜模具加工发展现状及展望

针对大直径菲涅尔透镜模具加工设备及加工工艺的发展状况进行了深入的分析研究,总结了大直径菲涅尔透镜模具加工的研究现状,展望了其未来的发展方向。     

基于LED阵列光源的太阳模拟器

针对目前LED太阳模拟器辐照度低、光谱匹配性差等不足,提出一种由LED阵列光源,菲涅尔透镜、光学积分器、准直物镜组成的LED太阳模拟器。首先根据多光谱拟合理论,在400~1 100nm优选15种不同波段的LED光源,计算出光源所需功率,实现太阳光谱的精确匹配。其次优化设计了菲涅尔透镜、光学积分器以及准直物镜,校正了太阳模拟器的像差,提高了太阳模拟器的能量利用效率以及辐照均匀性,并利用LightTools软件对所设计的光学系统进行仿真分析。最后搭建了光学系统实验装置,测试结果表明:100mm×100mm内的辐照度达到1 376.3 W/m~2;拟合的太阳光谱匹配度达到AM1.5条件中的A级,辐照不均匀度为±1.73%,辐照不稳定度为±0.82%,综合性能指标达到太阳模拟器中的3A级水平。     

大直径菲涅尔透镜模具加工工艺的模拟实验研究

通过大量实验,分析总结了主轴转速、进给量和切削速度对大直径菲涅尔透镜模具加工过程动态平稳性的影响规律;当切削速度Vc≥120 m/min,进给量f=1～1.5 μm/r时,形成带状切屑,容易断屑,工件一刀具相对振动幅值小,切削过程连续平稳,加工表面质量高.实验结果将为大直径菲涅尔透镜模具的实际生产提供重要依据.     

基于菲涅尔透镜聚热器的太阳追踪系统设计

太阳光线经过聚焦菲涅尔透镜折射汇聚到焦点处,将太阳能转变为热能加以利用,为确保焦点温度恒定且位置相对固定,现设计了一种南北方向倾斜布置,东西方向自动追踪的太阳追踪系统,主要设计包括:支架安装位置及结构设计、追踪传感单元设计、控制电路设计和控制策略设计,该太阳追踪系统可保证平面点聚焦菲涅尔透镜能较好地进行太阳追踪。     

面向CPV的聚光透镜制造装备设计技术研究

太阳能光伏发电作为太阳能利用中最具发展前景的技术已被广泛应用,其中由聚光透镜构成聚光器是光学系统中的关键部件,从而开展面向CPV的聚光透镜制造装备设计是实现太阳能光伏发电的基础。为此从复杂微结构大口径光学元件(菲涅尔透镜)结构及其表面微结构几何特征尺寸,分析得到超精密加工机床的技术要求。通过对装备功能构架的设计,获得超精密立式车床的总体构成,再分别对装备中床身、导轨、主轴、刀架等进行分析,获得满足菲涅尔透镜加工精度要求的超精密加工机床。     

Miniaturized TIR Fresnel lens for miniature optical LED applications

Light-emitting diodes (LEDs) have been investigated to expand their application to very thin electronic devices, including various optical components in a single device. In such applications, the collimation of light produced by LEDs using a conventional Fresnel lens can be bent at angles greater than 45°, whereas most LEDs radiate at solid angles greater than 60°. This paper describes a miniaturized total internal reflection (TIR) Fresnel lens for such miniature optical LED applications. The proposed lens reduces the solid angle of a LED from 60° to 12°, and was designed to have a thickness of less than 1 mm with eleven facets on a single side. The overall geometry of the TIR lens was calculated numerically using Matlab, and the central hyperboloid was designed using Code V.     

一种利用自由曲面透镜的LED路灯配光设计与研究

随着半导体照明技术的发展,LED路灯应用日益广泛。其二次配光设计对LED路灯照明具有重要的作用。LED路灯应用中,为了使其照度和照度均匀度满足一定的要求,设计采用了自由曲面透镜的二次配光。根据折射定律、目标照明面光分布和照度均匀建立自由曲面的方程,数值法求得面型数据并导入建模软件拟合成透镜实体,对利用自由曲面透镜配光的LED及LED路灯进行了光线追迹仿真及分析。结果表明基于自由曲面透镜的LED路灯具有较好的照度、亮度和均匀度。     

基于蒙特卡罗方法的LED灯光子运动研究

以光子运动为研究对象,首先构造其模型,分析运动的形式,粒子的飞行方向由随机数发生器函数生成,根据菲涅尔透镜公式得出反射率,给出了面元上的能量度。使用随机数判断光子运动最终结果,并且给出了碰幢后的相对光子分布。在用蒙特卡罗方法对光子运动进行模拟时,记录运动的形式利用了焦散光子图和全局光子图。通过实验仿真,直观地反映了光子特性,为进一步研究复杂的LED灯提供了理论依据。     

红外菲涅尔透镜的注射超声辅助成型优化

为了提升聚合物红外菲涅尔透镜的光学性能,以其表面微沟槽的成型质量为目标,提出了一种高效的注射超声辅助成型方法,并对工艺参数进行了综合质量优化。首先分析了超声振动对聚合物的加热和加压效应,设计了一套一模两腔的对比试验模具;接着以红外菲涅尔透镜的调制传递函数MTF和齿形平均高度h为优化质量目标,设计了四步骤的多目标优化流程,通过试验设计、基于BP神经网络的质量目标与注射工艺参数关系建模、基于NSGA-Ⅱ的多目标优化和试验验证进行工艺参数的综合优化。实验结果表明:该多目标优化流程具有很高的精度,MTF和h的平均预测误差MPE分别为4.16%和3.32%;注射超声辅助成型的菲涅尔透镜微沟槽具有更高的复制质量,其齿沟槽平均高度h增加了15.6%,且h值的波动量随着h值的增大而增大,MTF值受齿高h均匀性的影响大于齿高h对其的影响。     

折射一衍射式双焦角膜镜设计

利用位相型衍射透镜和折射透镜的组合，给出一种接触式双焦眼镜的设计方法。