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.     

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%。     

车用LED灯线性叠加光学模型研究

针对大功率白光LED灯作为一种节能、环保的照明工具,在汽车内部和外部照明中应用前景广阔的情况,从单个LED的光学模型出发,建立了多个LED叠加后的光学模型,在此基础上,以多个LED叠加后光场分布的均匀性为依据,利用Matlab仿真工具计算出了LED之间的最佳安装角度为10°.     

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。     

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。     

荧光材料冷热冲击检测系统研制及应用

荧光材料是发光二极管（LED）的重要组成部分,荧光粉的光学性能参数对白光LED的研究起着重要作用。温度的变化往往对荧光材料的光学性能影响很大。通过使用半导体制冷片及水冷系统、单片机、荧光激发装置及积分球光谱检测系统,结合比例、积分和微分（PID）控制算法,设计制造了加热制冷装置和光学检测系统一体化测试仪器,实现了对荧光材料冷热冲击性能的实时检测。经过在实验室和企业中的实际应用,该设备能够实现温控精准、瞬态大幅度升降温、智能安全、实时在线检测功能。该仪器的研发,有助于对荧光材料可靠性的深入研究。     

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.     

基于DirectX的LED照明仿真系统

针对LED光源与传统光源的不同,对基于DirectX的LED照明仿真系统进行了研究.主要探讨了利用DirectX9 SDK开发此系统的优势,结合计算机图形学和光学的基本理论知识,研究LED灯光仿真系统的基本原理和主要组成部分,提出建模方案和人机交互界面的设计,并对计算结果进行分析.     

基于综合参数调控的LED智能照明系统

为了实现照明系统调光的目的性与准确性,提出了一种基于照度检测的LED智能照明控制系统.系统由传感器,LED照明回路,控制面板及逻辑控制器件组成.通过分析实例场景的照明结构与需求,可编程门阵列利用串行I/O口读取照度传感器、人体红外传感器、控制面板、投影仪信号等数据,同时输出脉冲宽度调制调光信号对LED照明回路进行控制,实现以综合参数调控的智能系统功能.在不同的照明环境中,系统可根据具体要求进行灵活调整,以实现了对各种LED智能照明场景的多区域准确控制.     

基于物联网的智能LED照明集中控制系统

针对传统照明系统不能及时采集照明信息和按需控制照明状态的问题,设计了一套基于物联网的智能LED照明集中控制系统.采用STM32系列芯片作为微控制处理器,搭建了基于ZigBee的无线集中控制网络,采用光电传感器来检测环境的光照度,由明暗度或指令来自动调节LED路灯的照明方式.结果表明,系统数据和指令的传输误码率低于1%,能够在恒流状态下驱动LED路灯,功率调节范围为30%~100%之间,恒流偏差和调节误差均小于1%,远程控制和智能控制的延时分别在0.5和2 s以内.该系统可以实现对LED路灯照明的有效集中控制,具有一定的工程应用价值.     

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.     

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。     

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.     

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。     

1000倍聚光的光伏聚光器的非成像设计

为了设计一种应用于高倍聚光光伏系统中的具有高光学效率、轻量化、低高宽比和良好的光照均匀性的高倍聚光器,采用SMS(simultaneous multiple surfaces)设计方法,应用光束扩展原理和边界光线原理,同时设计具有全内反射功能的光学表面和具折射功能的光学表面,编写数值计算程序,优化各光学表面的轮廓,完成...     

基于LED的均匀照明投影光路设计

在方棒照明系统的基础上,根据LED的发光特性和独特的准直结构,设计了一款基于LED的均匀照明投影光路系统．其优点是结构简单、开发周期短、加工成本低．仿真结果表明,其均匀度能满足中等要求．     

光开关实现多测量光路的可行性研究

针对准直光束测量中对多测量光路的需求,对应用光开关进行分光的方法进行了探讨。利用LED光源、准直器、1×4光开关及CCD相机搭建了测试系统。通过采集光开关分光后得到的多路准直光斑图像,对光斑的光强分布及相关性进行了分析,此外,对光开关工作在静态、动态时光斑定位中心的稳定性进行了测试。实验结果表明,应用光开关实现的多测量光路具有良好的同源性和稳定性,是一种可行且有效的分光方法。