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1、第41卷第3期红外与激光工程2012年3月Vol.41No.3InfraredandLaserEngineeringMar.2012基于补偿法的均匀照明自由曲面LED反光杯设计1,2131,21,2闫兴涛，杨建峰，张国琦，卜凡，张磊(1.中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西西安710119；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.西安中科麦特电子技术设备有限公司，陕西西安710119)摘要：根据面向理想光源的设计原理，提出了基于能量补偿和坐标迭代的自由曲面母线求解方法。在二维坐标系中建立系统模型，由反光杯反射光对直射投射光进行补偿，将反
2、光杯右上边缘的光线反射到目标面左边缘，且随着光线下移反射光线逼近目标中心。根据Snell定律，以上边缘点为初始点，逐一迭代得母线上各点坐标，旋转或拉伸生成所求反光杯。在Tracepro软件中的模拟结果表明对圆形或正方形目标照度均匀性均优于85%，且系统能量利用率仅由LED出光角度和反光杯反射系数决定，该结构可使LED光源用于大范围照明。关键词：非成像光学；均匀照明；自由曲面；LED反光杯中图分类号：O434.19文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)03-0718-06DesignoffreeformsurfaceLEDrefl
3、ectorsforuniformilluminationbasedoncompensationmethod1,2131,21,2YanXingtao,YangJianfeng,ZhangGuoqi,BuFan,ZhangLei(1.Xi′anInstituteofOpticsandPrecisionMechanicsn,ChineseAcademyofSciences，Xi′an710119,China;2.GraduateUniversityoftheChineseAcademyofSciences，Beijing100049,China;3
4、.Xi′anZKMTElectronicTechnologyEquipmentCO.,LTD,Xi′an710119,China)Abstract:Accordingtothedesignprincipleofideallightsource,amethodtoobtainfreeformsurfacegeneratrixbasedonenergycompensationandcoordinateiterationwasproposed.FreeformsurfaceLEDreflectorsforuniformilluminationwere
5、designed.Firstly,thegeometricalmodelofilluminationsystemwasestablishedintwo-dimensionalcoordinatesystem,inordertogetuniformillumination.Thedirectlyincidentenergieswerecompensatedbythereflectedrays.Concretely,therayswererefectedintotheuppervergeofthereflectortothevergeareaoft
6、hetargetplane,andgodowntothebottomofthereflectoralongwiththerays,approachingthemiddleofthetargetplane.BasedonSnellequationandgeometricalrelation,choosingthepointonthetopoffreeformsurfacegeneratorastheinitialpoint,thecoordinatesofallpointsonthefreeformsurfacegeneratorwereobta
7、inedbyiterationmethod,whichcouldberotatedorextendedintothefreeformsurface.ThesimulationsofthedesignedLEDreflectorswithTraceprosoftwareshowthattheilluminationuniformityofeitherthecircleorthesquaretargetplaneishigherthan85%,andtheenergy收稿日期：2011-07-22；修订日期：2011-08-19基金项目：国家自然科
8、学基金(60808028)；国家863计划(2009AA122203)作者简介：闫兴涛(1986-)，男，博士生，主要从事照明光学设计和LED照明应用
