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。     

模块化等亮度LED路灯设计

针对当前LED路灯照明采用照度均匀的设计方法无法满足道路照明实际需求的情况,通过推导自由母线的偏微分方程,在研究路灯配光特性的基础上,应用SolidWorks软件建立LED路灯的光学模型,将光学模型导入TracePro软件进行仿真,应用DIALux软件模拟实际道路场景和路面的光照情况,完成一款符合国家标准的LED道路照明灯具配光设计。设计灯具的路面亮度总均匀度和路面纵向均匀度分别为0.82和0.77,都高于国家照明标准,既满足亮度均匀性的要求,也满足照度均匀性的要求。并研发了一款全新的模块化灯具结构,实用方便,市场前景广阔。     

新型发光二极管综合节能60％

以清华大学为主研发的新型LED（发光二极管的英文缩写）城市道路照明光源突破了技术瓶颈，使得LED路灯的实际照度分布近似为矩形，照度分布均匀，比目前道路使用的高压钠灯综合节能达60％以上。     

新型发光二极管城市道路照明光源可节能60％

以清华大学为主研发的新型LED（发光二极管）城市道路照明光源近日研制成功。该光源突破了技术瓶颈,使LED路灯的实际照度分布近似为矩形,照度分布均匀,比目前道路使用的高压钠灯综合节能达60％以上。     

LED路灯光强模拟分布及实验验证

为了使发光二极管(LED)照明灯具发出的光线在路表面的光照度分布更合理,能够更有效地使用有限光能量,现主要针对采用LED的道路照明灯具,用专业的光学系统仿真模拟软件Lighttools进行路面照度分布的模拟,并根据结果进行优化设计,从而设计出合理的外光学系统,并提出一种新型的透射散射元件。根据设计和模拟内容,初步加工成形一个散射元件,并进行了验证实验。结果表明该元件在改善LED道路照明灯具的光强分布性能方面有一定的功效。     

LightTools软件在均匀光分布的照明系统设计中的应用

以模拟单颗LED的均匀配光为例,介绍了LightTools软件在照明系统设计中的应用,以便更进一步地掌握和使用LightTools软件。文中借助LightTools软件,在单颗LED上建立反光杯模型,在反光杯出光口建立透镜阵列,并在目标照射面上建立目标区域的强度网格,通过LightTools软件的优化模块进行优化后,可在目标区域得到均匀的光强分布。利用LightTools软件进行辅助设计和优化模拟,具有很高的可信度,也可以大大缩短照明设计的周期。     

用于植物照明的LED阵列设计

基于温室植物光学作用和光形态调节原理,设计了两种用于植物照明的发光二极管(LED)阵列.通过推导阵列的辐射照度叠加公式并根据叠加公式对阵列进行仿真优化.两种阵列均采用红蓝LED相结合的方式排列,其中阵列1红光和蓝光LED的数量比是1∶1,阵列2红光和蓝光LED的数量比是4∶1.通过光学模拟软件Tracepro对照射平面...     

LED铁路信号灯的光学系统研究

随着大功率LED光源和照明技术的发展,LED已经广泛地应用于照明领域,这也给灯具的配光设计带来了新的挑战.从LED光源应用于铁路信号灯的实际要求出发,对LED铁路信号灯的光学系统和灯具的配光进行了研究,设计出了一种透镜型的光学结构,并通过光学软件Tracepro进行了模拟仿真,从而达到了铁路信号灯要求的光强度和光束散角...     

远场均匀照明的LED排列设计

为了实现远场的照度均匀性,在已设计的LED平面排列组合的基础上,提出了LED白光照明单元的球面排列设计方法。相比平面的排列,把LED照明单元组合排列在半球形表面,在被照接收面上产生更宽角度的照度分布。并对几种不同排列的LED照明单元进行分析,建立了光学模型和设计方程式,模拟出远场的照度分布情况。结果表明在极限角度内LED球形排列具有均匀广泛的远场照度分布。     

灯具设计的快速评价方案与仿真软件

为了对灯具设计效果进行评价,提出了一种快速评价方法。基于实际灯具光强的实测数据,利用软件仿真来获得受照面的照明效果,从而有效控制误差和降低成本。对单个灯具在自由摆放位置和旋转角度的条件下,利用网格法划分受照面,由光度学理论计算得到受照面的照度分布。依据几何光学独立性,扩展到总体方案的照度分布。将照明效果用照度曲线和图像显示,从而对灯具设计状况获得快速、有效、直观的评价。为使图像更具直观性和有效性,提出了图像颜色随照度变化近似满足人眼gamma特性。以研制的天幕灯为例,证明了该方法的可行性。     

基于微透镜阵列生成特定矩形光斑的TIR组合透镜设计与仿真

LED功率的不断增大使其逐渐替代传统光源,并广泛用于各种照明光源。在某些室内照明以及道路照明设计中,通常需要借助LED透镜产生矩形光斑从而充分利用光能避免浪费。利用Light Tools软件设计了一种全内反射(total internal reflection,TIR)透镜与特定微型透镜阵列的组合透镜,设置TIR准直透镜透射曲面和全反射曲面为二次曲面,并对其进行准直优化。然后建立单个微型透镜,设置单个矩形微透镜长宽比分别为1∶1、3∶2和4∶3,并将其阵列化。通过改变微型透镜的尺寸以及球面曲率半径进行进一步优化,最后生成与微型透镜长宽比对应的均匀矩形光斑,从而满足不同矩形照明区域的照明需求。     

一款新型LED台灯的设计

为了设计一款配光简单、光照均匀的LED台灯,从抛物线的光学特性出发,详细说明了LED光源的放置位置对出光效果的影响。证明了把LED面光源放置在中心轴上焦点与抛物线顶点之间的适当位置,可以使光线均匀发散。利用抛物线的这个特性,经过多次实验把单颗LED面光源放在旋转抛物反光镜顶点与焦点之间的正确位置,在距台灯400 mm、面积为1 000mm×1 000mm的平面得到了均匀的光照。在总体光通量基本不变的情况下,把10个如此配光组合按一定尺寸排列成2×5分布的光源模块,能很好地达到台灯的标准配光要求。     

立式分布式光度计中新型灯具安装支座研究

灯具的分布光度性能是影响照明品质的关键因素,采用合适的测量设备、正确的测量方法是准确获得灯具分布光度特性的基础.随着LED照明新技术的发展,各种新型LED灯具不断被研发应用,对其光度分布、颜色分布的测试提出了新的要求.该研究在以往立式分布式光度计的普通样品安装支座技术的基础上,展开对提高安装支座通用性和精确度的研究,设...     

角膜地形图仪中Placido盘及投射照明系统的设计与实现

为了实现检测角膜的表面形貌,设计了基于Placido盘的角膜地形图仪投射照明系统。首先,根据人眼的明视觉光谱光视效率、CCD元件光谱响应曲线以及仪器对面光源照度与发光均匀性的要求,进行了LED背光源设计。其次,根据角膜地形图仪检测原理,比较了球形和椭球形Placido盘的利弊,在背光源照明下分析了这两种面型Placido盘的光照情况。分析显示,椭球形Placido盘的最大辐照度优于球形盘。采用反向逆推法建立数学模型,利用Matlab软件求解确定了盘上黑白条纹环的分布。最后,根据上述设计参数进行了Placido盘加工,搭建了投影照明实验装置,并利用标准模型眼对所获得的投射照明系统进行检测。实验结果表明:在主波长为625nm的AlGalnP红色LED面光源照明的情况下,采用所设计的24环椭球型Placido盘成像到CCD上的黑白条纹环满足等间隔均匀分布的要求,检测精度可达到0.05m~(-1),较好地满足了角膜地形图仪对投射照明系统的高对比度、高精度的要求。     

分布光度计测量LED路灯光通量的不确定度评定

为了减少检测的误差,提高检测结果精确度,评定LED路灯光通量的不确定度,分析了用分布光度计法测量LED路灯光通量的影响因素,建立数学模型对测量不确定度进行评定,并计算出A类、B类不确定度,最终给出测试结果的不确定度报告。相对扩展不确定度评定结果为4.13%,置信概率P为99%。结果表明,光谱辐射计的测量误差和标准灯的不确定度所产生的测量不确定度影响因素最大。