用于标准散射体定标的均匀照明光学系统设计

根据用于校准能见度仪的标准散射体定标系统的照明需求,设计了均匀照明系统。结合照明光学系统的技术指标精度及范围,分析选取LED作为系统光源;基于聚光器二次配光设计的思路,分析了CPC二次配光反射镜的设计依据,进而完成设计;设计了开普勒式准直光学系统以及积分式匀光系统,利用软件对均匀照明光学系统进行仿真分析并进行实验验证。实验结果表明,均匀照明系统的出射光发散角优于±4.3°、辐照面均匀性优于90.98%,满足近似平行光均匀照明使用条件。     

高可靠性空间照明设备的设计和实现

载人航天工程中,首次采用LED作为载人航天飞行器照明子系统的光源。LED照明光源的应用,满足了在舱外空间环境下,航天员短时间的出舱活动对照明的需求。舱外的空间照明设备需要在更加严苛和复杂的空间环境下工作,这就要求照明设备具备高可靠性的性能,为了解决这些问题,设计了多组恒流管直接驱动串并混联的LED灯珠阵列的电路,并使用铝基板作为电路板基板对电路进行散热,同时设计配光透镜对LED阵列进行二次配光,使照明设备达到照明指标要求。该照明设备通过温度循环、老炼、低温启动、寿命试验和抗辐照总剂量试验等环境试验考核。将照明设备放置在距离目标靶2.5 m进行试验,试验结果表明：该设备照明视场角大于48°,最大照度562.5 lx,照明均匀度56.3%,满足宇航应用要求。     

大面积高均匀LED光源的光学系统设计

为了解决模型表面涂料因光照不均匀而导致获取的光谱信息不准确的问题,设计了波长一定、大面积、高均匀性的LED激励光源系统。根据设计指标对单颗LED光源进行二次光学设计,即运用网格划分法对单个LED光源配制非球面匀光透镜进行匀光设计,经ZEMAX仿真和计算,该光源系统由4组阵列分布的LED光源(波长为380～385 nm)组成,在距离光源3 m处的目标照明面上可实现直径?3 m的辐照范围和130 W·m~(-2)的辐照强度,且辐照均匀度达到96.59%.结果表明此设计满足应用所需的均匀度和辐照强度要求。     

基于均匀照明的光学器件研究

采用非成像和自由曲面设计方法,对反射器和透镜这两类光学器件进行了二次光学设计和研究,获得了具有均匀圆形照明特性的光学器件.通过编程计算构造出光学器件的几何轮廓,并对光学器件模型进行了模拟仿真,获得了良好的均匀圆形照明光斑.设计出的二类器件其圆形照明面照度均匀性均达到90%以上,适合于对均匀性要求较高的室内照明.该设计为实现大功率LED均匀照明提供了一种有效的设计途径.     

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。     

一种用于书写阅读的LED照明系统设计与仿真

概括了LED在照明领域中的应用,根据光度学原理和LED发光特性在CAD软件中建模了三维多圆环LED阵列,实现了均匀发光的球面光源并建模了旋转圆锥反射灯罩模型．导入TraeePro中进行光线追迹,得到照度分布图,符合照明要求．该设计结构简单,节省了设计时间与制造成本．     

LED光源在成品油船照明上的应用

随着科学技术的不断进步以及我国对节能环保方面要求的不断提高,目前在照明市场当中,白炽灯以及荧光灯等照明设备基本上以及被LED光源全面取代,传统光源几乎已经退出了照明的历史舞台.在这一背景之下,成品油船当中也开始积极使用LED作为照明灯具,通过充分发挥LED光源的独特优势,在为成品油船提供充足照明的同时有效减少照明成本.因此本文将通过从简单介绍LED光源与传统光源相比的重要优势出发,着重围绕LED光源在成品油船照明上的实际应用进行简要分析研究.     

利用微分方程数值解构造自由曲面反光器

为在特定平面上得到均匀照明，构造了一种自由曲面反光器.根据已知的光源发光特性和所需实现的照明面上的光分布，基于理论模型，结合立体坐标系和能量守恒定理，推导得到微分方程组.采用差分法求解微分方程组得到自由曲面反光器的面形数据.对得到的曲面进行了光线追迹模拟，光源分别采用均匀发光的点光源和面光源.模拟得到的照明面为旋转对称的圆形，两种光源的照明均匀性均接近90％，面光源的均匀性更高.通过单一自由曲面反射器实现均匀照明，不依靠方棒、复眼透镜等器件，有助于实现整个照明系统的小型化.     

植物生长用LED光源模组设计

基于植物生长对光质的需求,设计植物生长用LED光源模组.提出2种设计方案,均为8*8方阵:方案1采用32颗红光LED,32颗蓝光LED;方案2采用32颗红光LED,16颗蓝光LED和16颗绿光LED.其中,方案1每行每列中红蓝LED交错排列;方案2每行每列中红光、蓝光和绿光LED均为4颗、2颗和2颗;且每行中2个绿光LED的间距、2个蓝光LED的间距都是相邻红光LED间距的两倍.以点光源模型简化单颗LED,在Tracepro软件中对单元模块进行仿真,结果表明照明区域内的辐照度分布均匀,可以用于植物照明.参照上述仿真模型结构,设计开发LED光源模组,分析其R/B/G光子比例,并设计白菜生长实验.结果表明:方案2的白菜叶长、叶宽、株高、干湿重和含水量均大于方案1和荧光灯对照组,说明一定的绿光对白菜的生长具有促进作用.方案1的叶绿素a、b和总叶绿素含量都大于方案2和荧光灯对照组.     

旋转轴对称LED均匀照明系统设计方法

基于边缘光学理论,提出了一种应用于LED照明的光学系统设计方法,分别实现基于透镜和反射器的LED均匀照明光学系统,可在一特定距离的目标面上形成均匀圆形光斑。采用基于蒙特卡罗法的光线追迹软件对两种光学系统进行模拟仿真,结果显示,目标面上光斑的均匀度优于85%,系统效率高于90%。     

New LED light source system with uniform illumination for line-scan CCD imaging systems

A system with uniform light reflection in the inner surface within a horizontal 2/3 cylindrical structure for line-scan CCD of the print testing was designed. The design was based on diffuse reflection uniformity of the integrating sphere and requirement of the strip uniform illumination region. This system was called dome light. White light LED array light sources were used for uniform illumination. The LEDs were filtrated to composite array light source based on coefficient of variation of a single LED. The standard white board and SG color checkers were used in the line-scan CCD imaging experiments under the dome light and ordinary illumination light source. The average color difference (ΔE) of SG color checkers in CIELAB space was 2.091 under the dome light and 2.286 under ordinary illumination light source respectively. Experimental results indicate that the dome light can satisfy illumination uniformity and color rendering consistency for line-scan CCD and provide a standard light source for uniform calibration of different cameras.     

LED路灯的二次光学透镜设计

鉴于道路照明需求的多样性和复杂性,基于配光曲线映射原理,运用透射光学设计手段,借鉴传统路灯设计方法,针对单颗大功率白光LED,根据其特有的配光特性参数设计了一种新颖的二次光学透镜。该透镜实现了将LED的郎伯型配光转换为蝙蝠翼型配光,将圆形光斑转换为矩形光斑,同时可以达到很高的光输出效率和近似1∶2的长宽比。与同类设计相比,达到国家道路照明标准,同时降低了设计复杂度,可应用于LED路灯设计。     

侧入式LED背光源导光板网点设计与仿真

选取LED作为侧入式导光板光源,利用光的全反射、折射和光通量守恒定律等光学理论推导出变距离（网点大小相同）网点的排布规律,有效解决了网点的设计难题.同时推导出LED排列间距临界公式,有效消除了由LED的排列间距引起的强弱光区交替现象.通过光学软件TracePro,建立相应的物理模型.经过反复实验,取得最佳参数,均匀度高达93%,超过80%,满足实际对均匀性的要求.     

基于LED照明系统的反射器设计

介绍了发光二极管( Light Emitting Diode,LED)二次光学设计的基本方法和理论,并利用TracePro光学模拟软件设计了一种基于LED照明系统的反射器.对该反射器的模拟分析结果表明,该照明系统能够实现均匀的照明,并能有效地实现对出射光的收集和定向控制.根据对实物成品的测试,其实际效果达到了预期的目的...     

干眼症检测仪照明和成像系统的设计及实现

为了准确的测量出人眼泪膜破裂的时间,设计了一种干眼症检测设备的照明和成像系统。首先,为了得到placido盘在人眼表泪膜上的照度均匀的投影图,设计了照明光源,照明光源采用环形排布LED灯珠的设计,使得光源可以将placido盘后表面均匀照明。其次,设计了工作距离105mm的成像物镜,物镜在空间频率91lp/mm处,全视场MTF值均大于0.3,系统畸变小于0.8%。实验结果表明,该系统可以清晰的采集到人眼泪膜完整时的placido环投影的图像。本系统具有结构简单、易加工、成像清晰等特点,很好的满足了整机的需求。     

LED照明示范工程建设——重庆市科技服务大厦夜景照明设计

简要介绍了重庆市第一个LED城市夜景照明示范项目,设计充分利用了LED体积小、响应快、色彩丰富等特点,通过对一套自主研发的、基于RS-485总线技术的LED智能控制系统的运用,在建筑外立面上通过LED的排列,形成了可随季节、时间变化的大型夜景画面,实现了对大型夜景画面的自由编辑和精确控制。大大提高了系统的稳定性,延长了LED光源的寿命。在工程中还开发出了新的LED灯具产品,有力地带动了本地LED产业的发展。