投射式汽车前照灯透镜参数设计研究

基于非球面设计原理,应用Lucid Shape软件,建立投射式前照灯实体模型,透镜选取不同的直径和焦距获得对应光型,分析透镜直径和焦距对光型的影响,通过比较光型及各个测试点照度,获得特定直径下的适用于近光灯的透镜焦距范围。仿真结果表明,随着透镜直径的增大,光能利用率逐渐升高,当透镜焦距增大时,光型的水平扩展度和纵向扩展度随之减小,在透镜直径为70mm的情况下,适用于近光灯的透镜焦距范围为45mm~50mm。     

基于光能利用率的汽车LED加宽光型透镜设计方法

针对常用汽车LED加宽光型照明系统光能利用率低的问题,在非成像光学的基础上,提出了内表面和外表面相结合的加宽光型透镜设计方法。其中,透镜内表面根据全内反射原理设计,实现光能的收集;透镜外表面根据光能量映射原理设计,实现光能的再分配。为验证该方法的可行性,进行了光学仿真。结果表明,所设计的加宽光型透镜不但能满足相关要求,而且其光能利用率较现有平凸透镜提高了35%。最后,进行了相关实验,实验表明其产生的光型符合加宽光型几何及照度要求。     

具有反射透射两用表面的LED自由曲面透镜的逼近法计算

让透镜的一个全反射表面同时又能折射,则可以使得透镜结构简化体积减小。但对这种双功能曲面,一般的自由曲面计算无法进行。本文提出了用一种逐次逼近法进行这种透镜形状的计算。在一个薄形准直透镜的例子中,光线从LED出发经入射面射入透镜,被双功能面反射向纯反射面,再由纯反射面返回双功能面,透射出去成为平行光。计算方法是用一个小循环逐次修改纯反射面形状,使得光线出射后满足平行光的要求。再用一个大循环逐次修改双功能面的形状,使得出射光线在透镜表面分布均匀。文章给出了本方法的详细步骤,并举例设计了一个准直透镜,其实测透镜光束角为±2.5°,比市售准直透镜的同照明距离延长了约4倍。本文的方法对这类一个表面既能反射又能折射的透镜设计有普遍意义。     

LED平面出光透镜设计

我们提出平面出光非旋转对称配光透镜的概念并设计出相应的透镜,这是一种新的设计方法。此类透镜可以用于隧道、道路等其他户外照明领域,由于透镜出光面为平面,给户外灯具的后期维护、擦洗带来极大便利,大幅度降低维护成本。透镜主要由内自由曲面、反射杯面及出光平面构成,我们从几何光学角度出发,分析了光线经过自由曲面及平面时的两次折射光路,精确地根据目标照明面的能量分布要求计算出了内折射自由曲面。这是一种全新的透镜,在恶劣环境的户外有极其广阔的应用前景。     

光谱测量

新型荧光光谱测定仪【专利】／神工公司／／CN1614395A。本发明涉及一可避免荧光猝灭的荧光光谱测定仪及其石油荧光测定方法，测定仪包括：光源、透镜部件、激发单色部件、透镜部件、比色池、发射单色部件、接收器：其特点是：比色池设置为特殊的三角形状；光源透过透镜部件、激发单色部件和透镜部件后形成激发光照射在三角形比色池斜边侧面上产生发射光射至发射单色部件上：     

Airy光束聚焦后自恢复与透镜校正研究

Airy光束是一种特殊的无衍射光束,具有自恢复性及自弯曲性。根据衍射理论对聚焦后有限能量Airy光束的自恢复现象进行了研究,利用三角棱镜和圆形聚焦透镜组成的光学系统产生了Airy光束,所得到的Airy光束衰减较快。通过增加透镜对光束进行修正,并对修正前后Airy光束的光强分布的变化进行数值模拟和对比。结果表明,在一定传输距离内,有限能量Airy光束聚焦后自恢复光束随着传播距离的增大很快衰减。通过加入校正透镜可以抑制Airy光束的衰减。     

基于折反射组合结构的混合光照明灯具的设计

混合光照明灯具是自然光照明系统中的一个终端配光装置,具有合理配光的混合光照明灯具能够保证混合光照明的稳定性和舒适性。基于混合光照明灯具的研究目前仍处于起步阶段,本文提出了一种基于反射器/透镜结构的混合光照明灯具的设计,可以实现对LED光和自然光的调制。其中针对LED光源采用了多椭球面反射器实现了"蝙蝠翼"形配光,针对自然光导光管采用自由曲面透镜对自然光进行配光调制,最终实现了LED光和自然光相近的配光结果。实验结果表明,当LED光与自然光混合比例发生变化时,目标面上可以维持比较稳定的照度分布。     

LED RGB投光灯中的色散分析及其优化设计

根据光在均匀介质中的折射原理,从理论上分析了LED灯具透镜引起色散的原因。针对因折射而产生的色散现象,提出了降低色散影响的若干措施,并以RGB投光灯为例,设计了一个带微透镜阵列的全内反射透镜。模拟和实验结果表明,该透镜能对R、G、B三种光线实现较为一致的发光角度和光强分布。     

基于内外透镜组合的LED后雾灯设计

在汽车照明系统中,后雾灯是一种非常重要的信号灯。为了实现高效、结构紧凑、照明均匀的后雾灯,本文提出一种基于内外透镜组合的LED后雾灯设计,区别于抛物面透镜加灯泡的传统结构,后雾灯主要由LED光源,内透镜和外透镜组成。基于反射-折射复合型准直透镜的数学模型,利用相关软件仿真获得该透镜,进而将该透镜阵列化为内透镜,获得光的准直出射,提高了效率;为了实现照明均匀化,设计一种自由曲面透镜作为外透镜,其内表面为平面,外表面为具有不同参数的阵列化凸球面。通过数值仿真及实际测试,其效率为21. 8%,照明分布均匀,满足ECE R38法规,可用于汽车照明。     

多表面LED二次光学透镜设计的偏折能力分配法

分析了多透镜系统的优点,提出了LED透镜的两个或多个自由曲面同时设计的新方法,称为偏折能力分配法。从已知的LED光强分布和希望的照度分布出发,设置透镜的多个表面对偏折光线能力的权重,利用非成像光学的光通量线设计方法,可以进行多个曲面LED透镜面型的逆向计算,一次性求得透镜的多个自由曲面的形状,而且只要简单地改变权重就可以控制透镜的总体形状。我们还给出了用本方法进行的无影灯双透镜设计的实例。本文的方法简单直观,通用性较强。     

照明电器专利摘要

1用于便携灯的椭圆反射镜和曲面透镜系统公开号:CN1902432A摘要:提供一种椭圆反射镜,其产生较小的圆形集中光束和亮度较低的更大的外部椭圆泛光光束。该反射镜的外缘为曲面,且提供一个匹配的曲面透镜用于覆盖该反射镜的外缘。该反射镜曲面外缘和曲面透镜使光束以更宽的水平光图案延伸,潜在地提供接近180°的照明。如果需要,例如,一部分光可以朝向下以照亮黑暗的路径。2作业灯系统公开号:CN1894538摘要:一种作业灯组件,包括能够在光输入和光输出端之间传输光的长柔性光纤元件;位于该光纤元件的光输入端的光源;以及用于支承该光源和该光纤元…     

LED前照灯模块化设计

以LED近光透镜模组为主要研究对象,采用了投影与自由曲面结合的光学设计,提高了LED前照灯的配光均匀性及法规符合性,并结合配光性能试验证实了LED透镜模组的可行性。同时,建立了LED与散热器形式的热量模型,评估了散热器的表面积与成型工艺对LED透镜模组散热效果的影响。     

一种LED交通信号灯的光学系统设计

设计了一款新型LED交通信号灯,在规定角度范围内光强分布均匀且直观无明显颗粒感。将高亮度LED出射光用均光透镜等光强分布在菲涅尔透镜平面上,利用菲涅尔双面透镜进行准直,通过曲面光学面罩进行出光以获得一定角度范围内的光强均匀分布,增加了可视角以及降低太阳幻像影响。利用光学设计软件Optiworks、Lighttools等对设计方案进行了模拟,将各角度光强分布模拟结果与标准要求进行了比较。通过仿真人眼对信号灯的成像,呈现人眼的观察效果。结果表明该光学系统设计满足设计要求。     

基于绿色照明理念的投光照明灯具的光学设计

根据对投光照明应用场合的具体分析,基于绿色照明的理念和要求,本文给出了投光照明灯具光学设计时光源和器件材料的选择以及灯具的配光设计要求:首先选择短弧、高光通、高显色性和高流明维持率的传统光源以及新兴的高效LED照明光源;其次采用模块化模式设计全方位组合不同反射功能的反光罩,遮光罩以及折射透镜,控制光的投射方向和光束形状,降低灯具的溢出及偏射光能和人工照明形成的天空杂散光,提高投光照明的视觉舒适度,控制光污染;另外还可以改善投光照明灯具反射材料和透镜材料的光学性能,提高灯具光输出率,节省能源,降低照明成本。     

照明之射

射灯是一种局域光射范围的照明光源,其设计更侧重光感,一种更为直接的照射。本文阐述了LED射灯的配光特性、光学设计、透镜选用、散热器材料选型、批量生产精度、机械公差管控等技术点。     

产生LED环形光斑的组合透镜设计与参数优化

现有灯具对于廉价的LED环形光斑有着较大需求,近距离产生较大半径的均匀环形光斑能够有效应用于灯具出光效果设计。根据能量守恒定律构建映射关系,数值计算建立组合透镜模型。根据参数化研究结果,采取环形倾斜阵列底部开口半径为3 mm、底部高度为2.4 mm的组合透镜的方法。针对扩展光源以及倾斜角度对于光斑均匀度的影响,进行了仿真模拟,结果表明可实现均匀环形光斑,适用于灯具背光源环形出光效果设计。     

不同封装形式对紫外LED光电性能的影响

紫外LED由于波长对有机材料会存在一定程度的影响,且部分用途特殊,市场上呈现出多种不同的紫外LED封装形式。围绕平面玻璃封装、硅胶平面封装、平面玻璃填胶封装、球状透镜封装、球状透镜填胶封装等几种封装形式,对不同封装形式的紫外LED出光情况进行了实验分析。结果表明,不同封装形式之间光功率、发光角度、光强分布、照度均差异比较大,应该针对不同的领域使用相应封装形式的紫外LED器件。     

LED选型要从品牌、系列、参数、透镜和接插件方面考虑

大功率LED的选择不仅包括产品品牌、产品系列的选择，还有光、电、热参数的选择。在LED照明工程运行中，故障较多的是电源和接插件，透镜对光学性能的影响也比较大，所以在产品选择时，对透镜和接插件也应该重视。     

多段自由曲面透镜的设计方法

针对LED器件存在颜色空间分布不均的问题,提出多段自由曲面(MSFS)透镜。并以全反射MSFS透镜作为应用,推导出各面的微分方程。使用该方法,设计了1个8段细分的MSFS透镜,计算结果表明,光斑满足设计要求且具有较好的照度均匀度及能量利用率。从分析可知,混光规律与计算推导一致。因此该理论可在二次光学设计中对LED出光进行混合,改善光学设计存在的颜色分布不均问题。     

LED全反射透镜计算新方法

全反射(TIR)透镜是LED照明中广泛使用的透镜类型。现有的设计方法大多为修正法,即选择一个现有的透镜作为模型,然后根据光学仿真结果对其进行修正。这种方法的使用范围是有限的。也有直接进行形状计算的方法,但计算十分复杂。本文提供了一个不需要复杂计算的TIR透镜的从头计算新方法,即利用制造商给出的LED光强的空间分布和用户的照明要求,直接计算出TIR透镜自由曲面的坐标。此方法的TIR透镜是由透射区(A区)的两个面和全反射区(B区)的三个面两部分组成。光线在本方法中被赋予既有方向属性又有相等能量的属性,称为光通量线。把LED的全部能量平均分配到N条光通量线中,分配方法是用一个数学函数表示厂家给定的LED光强分布,沿此分布曲线分N段积分可求得N条入射光通量线角度序列。另一方面,按照用户给定的照明要求可得到照明光线的光强分布,同样可求得N条出射光通量线角度序列。把这些入射和出射光线各分成A区N1条和B区N2条两部分(N1+N2=N)。由上述两个序列,分别在A、B两个区按照折射定律计算,得到透镜五个面共5N个折射(反射)点的位置,当N足够大时可得到平滑的透镜。这种计算方法可以选择不同的计算参量,从而得到不同的TIR透镜形状,如准直透镜、不同照明角度的透镜、非均匀照明的透镜等,适合用在范围很广的多种照明场合。计算过程没有复杂的数学运算,而计算结果准确,物理意义明确,几乎不需要模拟修正就可以直接用来建模加工。此方法有较高的可靠性和灵活性。