基于led扩展光源的自由曲面透镜设计研究

《基于led扩展光源的自由曲面透镜设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、StudyonFreeformLensDesignforLEDExtendedSourcesByMinLiADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangUniversityNovember,2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外

2、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后

3、适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日致谢时光荏苒，一转眼到了毕业季。谨借此硕士论文完成之际向我的父母、导师、朋友表示感谢！首先，深深的感谢我的导师沈为民教授。在我攻读硕士学位期间，沈老师在学习上和生活上都给予了我很大的帮助。沈老师为人和蔼，学识渊博，治学严谨，对待科研教育认真负责、创新的态度，永远值得我学习；在学校学习期间，沈老师一直引导我自主学习，选择自己有兴趣的课题，激励着我不断前进。谨此向恩师致以衷心的感谢以及崇高的敬意！感谢我的师兄黄杰老师在我研究生期间，一直关注我的学

4、习和生活状况，指导我的课题，在选择方向和科研上提出了宝贵的意见。同时，也要感谢我的师兄赵晓伟与张小伟，帮助我适应研究生学习环境，快速进入学习状态，对我的整个研究生期间的计划安排起到了很好的启示作用。在此向师兄表达我的感激之情！感谢长春光机所的师兄孟祥翔博士，上海光机所的师兄宋强博士，浙江大学的两位师兄吴仍茂博士与庄镇锋博士，以及浙江工业大学的师兄梁雪硕士对我专业上的指导和帮助，感谢他们为我提供有价值的专业资料与学习方法。感谢与我一起学习的王少雷、贺志华等人对我的帮助，感谢好友刘丹、牛荦、吴琼等人对我的关心与鼓励。更要

5、向我的家人致敬，感谢父母辛苦将我培育成人，感谢我的哥哥对我的引导与帮助。最后，感谢在我求学期间给予我指导的各种老师，以及参加论文审稿和答辩的各位专家、教授。李敏2014年11月基于LED扩展光源的自由曲面透镜设计研究摘要：作为新一代的绿色固体照明光源，LED凭借它尺寸小、寿命长、效率高等特点被迅速应用于各种照明场合。由于LED朗伯分布的发光特性，LED照明应用需要依靠对其进行二次光学配光设计。依据光学扩展量守恒定律和边缘光线理论，针对理想点光源的自由曲面透镜设计不断的被提出与发展。本文对LED理想点光源进行了均匀照度

6、自由曲面透镜和基于点光源的全反射自由曲面准直透镜的设计，可以达到良好的效果。然而，由于单颗LED的亮度低，不能直接代替传统光源进行照明，单颗LED光源的光学设计方法不能满足LED集成化发展的需求。因此，本文对LED扩展光源的自由曲面透镜设计进行了以下几个方面的研究：1、基于LED扩展光源均匀照度自由曲面透镜的研究。从边缘光线理论出发，目标接收面上的任何一点的能量都是由边缘光线决定，研究了针对LED扩展光源均匀照度的自由曲面透镜设计方法。2、基于LED扩展光源准直透镜的研究。通过介绍同步多曲面法的设计思路，对LED扩展

7、光源的收光系统进行了研究。通过确定一定尺寸扩展光源与一定尺寸目标面的数值关系，应用数理计算得到基于同步多曲面法的双折射透镜，实现LED扩展光源的光束准直。3、针对大功率COB光源进行小角度出射光学系统的研究。通过研究光源准直透镜设计方法，提出了一种针对半径为8.6mm的扩展光源小角度出射的光学系统。它是利用复合抛物面将朗伯型发光的扩展光源聚光到一定的角度，再利用同步多曲面法实现准直设计。最后，基于以上扩展光源的设计方法研究，设计了基于LED扩展光源的路灯照明的透镜。首先研究了针对理想点光源的网格划分法设计思路，设计了

8、基于点光源的路灯透镜。在此基础上，研究了反馈优化算法，在扩展光源路灯透镜的目标面照度值上添加了反馈系数，重新带入网格法的迭代运算，实现基于扩展光源的路灯照明透镜设计。关键词：光学设计；扩展光源；自由曲面；同步多曲面；复合抛物面；反馈优化分类号：CLCO439；UDC621.7IStudyonFreeformLensDesignforLEDExt