利用映射法构造自由曲面反射镜

为在特定平面上得到圆形均匀辐照面。利用映射法构造了一种自由曲面反射镜。根据给定的工作距离、自由曲面反射镜和辐照面大小、光束准直角、光源发光特性等参数,由能量守恒定律建立自由曲面反射镜上各点与辐照面上各点的映射,结合光线反射的几何关系,得出自由曲面反射镜的面形数据,并对得到的自由曲面反射镜进行光线追迹模拟,光源采用7000W短弧氙灯,分别采用理想点光源和厂家提供的实际光源模型,最终得到了理想的圆形均〉--j辐照面,均匀性达到了97％,能量达到了2600W左右,在保证均匀性、工作距离、准直角度等参数的基础上,能量利用率与传统的匀光照明系统相比提高了三倍以上。     

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．     

汽车用光源建模与照度计算方法研究

文中研究适用于汽车前照灯光源的建模与照度计算方法,讨论测试屏上的照度计算原理,根据实际光源光束的特点分析,采用线光源近似模拟灯丝,建立点光源的抽样光线分布算法模型。将反射器导入照明系统设计分析软件LightTools,并将反射器性能在计算机上进行评估,给出自由曲面反射器在使用点光源和线光源进行非顺序光路追迹的运算实例。照度分析结果验证了采用线光源对灯丝进行建模方法以及针对自由曲面反射器的光路追迹算法的准确性。     

直下式LED背光光学系统的方形光斑自由曲面透镜设计

针对传统的直下式LED背光光学系统均匀性差以及照明光斑形状与显示屏外形不匹配的缺点,提出了一种产生方形光斑的自由曲面透镜的设计方法。采用同步多曲面3D技术,分析产生方形光斑的自由曲面透镜的最佳优化方法,利用函数关系式迭代解法获得透镜母线并拟合形成自由曲面透镜。采用九点法分析光斑的照度均匀度,并将自由曲面透镜应用于直下式LED背光光学系统,结果表明,通过该方法可以将背光光学系统的照度均匀度提高到0.75,优化了系统设计。     

一种LED均匀照明的透镜设计

由于LED发射光强的逐渐提高,许多照明系统使用单颗LED作为光源就可以满足不同场合的需求。通过对LED的发光特性的分析,提出了一种以单颗LED作为光源的均匀照明透镜的设计。首先由Snell定律和能量守恒定律构建出满足设计条件的透镜的数学方程,运用MATLAB进行编程解出该方程,再使用Pro/E对求解出的坐标点进行拟合来得到透镜模型,最后用TracePro将得到的透镜模型进行光线追击,通过得到的照度图可知最终达到在规定区域内均匀照明的需求。     

基于椭圆形Monge-Ampére方程的杂散光检测系统光源特性的研究

通过对高光谱成像系统杂散光检测实验中光源部分的研究,提出了解椭圆形Monge-Ampére方程的方法来设计自由曲面透镜,并对测试光源出光分布的均匀性、准直性、稳定性进行检测研究。针对杂散光检测实验的要求,利用自由曲面透镜的特点对杂散光实验光源进行研究并改进光源特性,以此来提高杂散光检测实验的准确性和测试的可靠性,然后测试光束性能,使其满足杂散光测试的精度要求。通过实验分析,选取自由曲面透镜代替离轴三返平行光管来获得平行光,利用光线追迹软件Tracepro对系统光源进行了仿真,结果表明:利用该方法设计的光源出光分布较传统的平行光管有所改善,在正常情况下光斑均匀性能够达到85.3%,且光源的位置误差与透镜的转动误差对系统造成一定影响。     

直流LED光源驱动电路的选择与应用

LED作为二十一世纪的绿色照明光源而被广泛关注,其发光原理不同于传统光源,直流LED采用直流驱动发光,而传统光源是交流驱动发光,如果LED驱动电路出现故障,那么LED光源也就无法正常发光,因此直流LED光源的驱动电路对其灯具整体寿命至关重要.本文首先阐述LED光源的发光原理及LED的伏安特性,就低压、弱电流的驱动电路进行描述,解释恒压驱动和恒流驱动的区别,分析常见的几种LED光源的驱动电路,介绍几种驱动电路在不同种类光源上的选择及应用.     

电火花摇动加工中的曲面非均匀偏置补偿技术

针对模具产品复杂曲面电火花（EDM）加工中电极摇动引起的加工误差问题，提出了一种电极自由曲面非均匀偏置的补偿技术.该技术采用直接修改电极曲面几何形状参数的方法, 根据电火花加工中电极不同的摇动方式和摇动量补偿了电极的自由尺寸.在偏置补偿过程中提取非均匀有理B样条（NURBS）电极曲面的基本参数, 对电极曲面进行网格离散.根据电极不同的摇动方式，非均匀偏置离散网格.在控制误差下，逼近补偿后的非均匀电极曲面.结果表明，该补偿技术有效地解决了电极摇动的加工补偿问题，能够较大地提高模具产品的加工精度.     

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...     

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.     

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%。     

激光照明系统匀光技术的研究

为了实现半导体激光照明光斑均匀化,设计了新型的激光照明系统。分析现有匀化技术,研究了激光照明系统照明光斑的均匀性及匀化光斑技术。利用无刷马达传带光束整形散射器高于CCD(COMS)像机快门的频率旋转,使多支半导体激光光束在一个积分时间内叠加,获得均匀照明。新型的激光照明系统能够简单有效地消除激光干涉条纹和激光散斑,实现均匀照明的目的。实验结果表明:新型激光照明系统在有效照明区域内能量效率为91%,照度均匀性到达95%。新型激光照明系统提高了能量效率及激光光斑的均匀性。     

住宅起居室人工照明光环境视觉印象综合评价

在对中国典型居住建筑入户现场调研分析的基础上,搭建起居室人工照明光环境实验模型,确立空间感、愉悦性、隐私感、清晰度、有序性、放松感、色温引起感受以及眩光等心理评价指标,根据抽样调查及专家评分建立其属性矩阵。采用均方差决策法建立起居室人工照明光环境综合评价函数,并利用专家评分对综合评价函数进行可行性验证。研究结果表明：该综合评价函数与专家评价函数吻合较好,可用于居室人工照明光环境评价;0．75m水平面平均照度150lX左右,照度均匀度在0．4～0．5的照明光环境中,人们的心理满意度高,照度均匀度大于0．6的照明光环境,人们的心理满意度低。     

高均匀性长波红外远心照明系统设计

基于数字微镜器件(DMD)的红外景象模拟器可在室内环境下模拟真实景物及其环境的红外辐射,实现对红外成像系统性能的准确测试与评估。照明系统作为红外景象模拟器的重要组成部分,为其提供红外辐射能。为使光束均匀照射在DMD器件表面,通过分析研究黑体特性及朗伯定律,确定采用像方远心光路作为照明系统的结构形式。以拉氏不变量为依据研究确定的照明系统特性参数,能够实现与投影系统完美衔接。根据设计参数完成对照明系统初始结构的计算,利用ZEMAX进行调制、优化,并完成像质评价。设计结果表明,以此方式设计的照明系统均匀性高、球差小,可进一步提高模拟仿真效果。     

双灯投影机方棒照明系统的设计

为了提高双灯投影机方棒照明系统的光能利用率和照明均匀性,提出一种方棒照明系统优化设计方法.该方法利用光学扩展量守恒原理确定方棒出射光线的最大可利用角度,并由此计算得到在实际光源下的系统最大能量利用率;通过对不同方棒尺寸的系统能量利用率分析,得到图像芯片尺寸、方棒尺寸及数值孔径之间的最佳匹配关系.利用该方法,设计并实际制作了DLP（数字光处理器）双灯照明投影系统.实验测试结果表明,利用该设计方法设计制作的双灯投影系统具有较高的能量利用率和均匀性,设计与实测结果具有较好的一致性.     

新型LED矿灯光学系统的设计

对现有LED矿灯光学系统的结构和聚光性能进行比较研究,提出了一种新型的矿灯光学系统,以满足实际配光的需求。新系统由自由曲面折射器和自由曲面反射器组合构成,折射器中的锯齿形曲面用于减小体积。研究结果表明,新系统聚光性能高,光照度均匀,光斑大小适中,结构紧凑,且可节约成本,满足井下工作要求。