led的二次配光设计new

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1、浙江大学信息学院硕士学位论文LED的二次配光设计姓名：梁程远申请学位级别：硕士专业：测试计量技术与仪器指导教师：岑兆丰;李晓彤20080501摘要发光二级管LED(LightEmittingDiode)的照明系统设计对LED照明的普及以及真正实现绿色照明起了至关重要的作用，然而要想同时达到像面均匀照明和高的光能利用率是非常困难的。传统的成像光学强调能否在像面成像以及成像的质量，而LED的照明设计需要达到一定光能的利用率和均匀性要求，因此在设计中要使用非成像光学的评价方法。然而通常的照明设计软件如ASAP只能对光学系统进行模拟，不具有优化功能。本文正是在研

2、究了入射光线孔径角和光线在像面高度之间关系的基础上，提出了一种可以在光学设计软件ZEMAX中自动优化系统的方法，从而使优化过程更加方便和精确。整个研究过程分为以下几个部分：首先，针对LED作为朗伯光源和非朗伯光源两种情况，公式推导得出了入射光线孔径角和光线在像面交点坐标的关系，得出结论：为实现像面均匀照明的效果，可以通过改变不同孔径角入射光线的相对权重值，来改变像面上到达该孔径角光线的区域的光线数即照度，从而改变像面照度分布，达到均匀照明的效果；然后在光学设计软件ZEMAX中利用宏语言编写了基于最小二乘法的评价函数验证该关系；最后对某实际LED产品，通过

3、修改宏命令中的不同孔径角光线的相对权重在ZEMAX中优化得到了非球面透镜，实现了圆形光斑和椭圆光斑的均匀照明；通过在照明设计软件ASAP中对整个光学系统的模拟，以及对光线追迹得到的像面照度分布、光能利用率等结果的分析，证明了该方法是行之有效的。关键词：LED，均匀照明，非球面AbstractThedesignofLEDilluminationplaysanimportantroleinLED’Sprevalenceandthecompleterealizationofgreenillumination．Butitisdifficulttoprovidea

4、uniformirradianceandachievehighefficiencysimultaneously．Traditionalimagingopticsfocusesonimagingquality,butfortheopticaldesignofLED，thekeypointsareuniformirradianceandpowerefficiency,SOitisnecessarytousenon-imagingopticstheorytodesignopticalsystem．Andwiththeilluminationsoftwares，

5、onlysimulationandnooptimizationCanbedone．Basedontheresearchoftherelationshipbetweentheapertureangleandtheheightofrayontheimagingsurface，thispaperdiscussesamethodtooptimizeasphericlenswhichCanbeusedinthecommerciallyavailablesoftwareZEMAX．Theprocessofresearchisasfollowing．First，for

6、Lambertianandnon—Lambertianlightsource，testifytherelationshipwithformulas．AndtheresultillustratesthattheuniformirradiancedistributionCanbeachievedbychangingtheweightsofrayswithdifferentapertureangles．Second，accordingtothetheoryofleastsquares，ameritfunctionisprogrammedandintegrate

7、dintoZEMAX．Last，thismethodisappliedinapracticalproject：bydebugtheweightsofrays，roundandellipsefaculaeareachievedwitharealLEDlightsource．BysimulatingtheopticalsystemandanalyzingtheirradiancedistributionintheilluminationdesignsoftwareofASAP,themethodisverifiedagain．Keyword：LED；Unif

8、ormIrradiance；AsphericLens．浙江大学硕士论文第一章绪论