LightTools软件在均匀光分布的照明系统设计中的应用

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1、第３４卷第４期光学仪器Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．４２０１２年８月ＯＰＴＩＣＡＬＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳＡｕｇｕｓｔ，２０１２文章编号：１００５－５６３０（２０１２）０４－００４９－０５ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ软件在均匀光分布的照明系统设计中的应用＊胡志威，彭润玲，秦汉，林朋飞（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３）摘要：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

2、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。关键词：均匀光强；透镜阵列；照明设计；ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ中图分类号：ＴＨ７４１．４文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－５６３０．２０１２．０４．０１１ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｕｎｉｆｏｒｍｌｉｇｈｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎＨＵＺｈｉｗｅｉ，

3、ＰＥＮＧＲｕｎｌｉｎｇ，ＱＩＮＨａｎ，ＬＩＮＰｅｎｇｆｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｉｃａｌ－ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｉｎｇｌｅＬＥＤｌｉｇｈｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｅｖｅｎａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｌｉｇｈｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｏｒ

4、ｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｕｓｅＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓｓｏｆｔｗａｒｅ．ＷｉｔｈＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｂｏｖｅａｓｉｎｇｌｅＬＥＤｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎｄｌｅｎｓａｒｒａｙｉｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｅｘｉｔｏｆｔｈｅｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，ｔｈｅｎａｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｍｅｓｈｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎｒｅｇｉｏｎｏｆｔｈｅｔａｒｇｅｔｓｕｒｆａｃｅｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．ＡｆｔｅｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｉｎＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ，ｔｈｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃａｎ

5、ｂｅｕｎｉｆｏｒｍｉｎｔｈｅｔａｒｇｅｔａｒｅａ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｈｉｇｈｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎｃｙｃｌｅｃｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｇｒｅａｔｌｙｓｈｏｒｔｅｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｕｎｉｆｏｒｍ；ｌｅｎｓａｒｒａｙ；ｌｉｇｈｔｉｎｇｄｅｓｉｇｎ；ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ引言与传统光源相比，ＬＥＤ光源具有寿命长、能耗低、响应时间短等优点，它是２１世纪具有竞争力的新型固［１］体光源，正逐渐取代传统光源。目前，商用单颗６Ｗ的ＬＥＤ芯片的

6、光通量已达到３００ｌｍ，这足以满足很多场合的照明要求。但是，ＬＥＤ芯片的出光为朗伯分布，如果不经过适当的配光处理而直接应用于照明将无法＊收稿日期：２０１２－０２－２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１１０４１８４）；上海市教委科研创新资助项目（１２ＹＺ１０８）；上海市教育委员会重点学科建设资助项目（Ｓ３０５０２）作者简介：胡志威（１９８６－），男，四川成都人，硕士研究生，主要从事ＬＥＤ照明设计方面的研究。·５０·光学仪器第３４卷［２－４］达到所需要的要求，而且会造成光污染和能量浪费，因此，对ＬＥＤ照明系统进行配光设计是十分必要的。目前，针对ＬＥＤ器件在目标区域

7、的强度均匀性优化大都是采用自由曲面的反光杯或非球面构成的透镜的形式在计算机上进行建模分析，所采用的光源也多是由数学建模进行模拟分析，由于ＬＥＤ的实际发光情况很复杂，单靠数学建模很难完美地模拟实际发光效果，所以这样计算得到的最终分析结果可能会和实际结果大相径庭。而且，由于受到机械加工的制约，很多计算出的复杂模型也难于转为现实。在这种情况下，提出一种利用透镜阵列的方式实现目标照明区域满足均匀光强的设计方法。国际上最常用的照明光学设计软件有ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ、Ｔｒａｃｅｐｒｏ、ＣｏｄｅＶ、Ｌｕｃｉｄｓｈａｐｅ、Ｚｅｍａｘ等，其中又以ＬｉｇｈｔＴｏｏｌｓ和Ｔｒａｃｅｐ