基于LED扩展光源环形均匀光斑的自由曲面透镜设计

提出了基于贝塞尔曲线控制点多参数优化自由曲面透镜的方法,利用该方法设计了一款适用于LED扩展光源并能在目标平面内实现环形均匀照度分布的自由曲面透镜.利用光线追迹软件模拟该透镜的光学性能,结果表明,在距离光源1000 mm处的目标平面内,实现了外半径为2 000 mm、内半径为1000 mm的环形均匀照度分布,照度均匀度为0.91,光能利用率为0.80,即该透镜在实现高照度均匀度光分布的同时仍能保持较高的光能利用率.     

LED光源气溶胶探测雷达光学准直结构优化设计

针对LED光源气溶胶探测光学雷达光能利用率偏低的问题,设计一种新型的雷达结构。它由双自由曲面准直匀光透镜和带有非球面镜的Kepler系统二级准直系统构成。准直透镜和Kepler系统前组单透镜使光聚焦于光阑处,再由带有非球面镜的透镜组准直出射。设计的仿真结果表明:光束发散角控制在3°以内,光能利用率达到43.027%,机械总长为207mm,与现有结构相比,光能利用率提高了12%,结构更为紧凑。     

一种实现LED光源均匀照明的透镜设计

为解决大功率LED难以直接应用于照明的问题,设计了一款适用单芯片大功率LED的透镜,可在特定照明面上实现均匀照明。根据朗伯型光源辐射特性,采用折射和反射结构,先进行理论计算设计自由曲面面型,再利用Tracepro的交互式优化功能实现对透镜优化。优化得到的透镜经过软件模拟验证,在距离光源200 mm处直径为100 mm的目标照明面内照度均匀性优于87%;不考虑光能损失,光能利用率高于94%。     

基于自由曲面设计的LED光源系统光束准直研究

为了提高LED灯具效率和照明系统光效,提出了一种对光源光束进行准直设计的自由曲面透镜设计方法。基于LED的朗伯型光强分布特性,采用MATLAB进行全内反射(TIR)透镜自由曲面的数据计算,将获得的样条曲线导入SolidWorks中生成三维TIR结构,最后利用TracePro对TIR透镜进行光线追迹。准直模拟结果表明,光源的能量利用率在90.5%以上,光束的发散半角控制在±1.9°以内,得到了较好的准直效果,实现了较高的能量利用率。     

基于逆向工程的前照灯光学仿真模拟及优化设计

在现代汽车中,汽车前照灯反射镜以自由曲面的应用为主,其整个设计及开发一直是一个比较复杂的难点.文中利用逆向软件imageware对前照灯反射面进行实物模型的重构,并运用光学照明仿真软件lucidshape验证了近光灯反射面模型的配光合理性,分析误差存在的原因.对反射镜进行优化设计,分析研究影响车灯光源利用率的因素,并对反射镜进行了调整以提高光源利用率.整个流程运用计算机辅助软件完成,方便简单,有助于提高前照灯的设计效率,同时提高夜间行车照明的准确度以及驾驶员的舒适性.     

自由曲面照明透镜的应用研究

根据已知光辐射分布特性的光源,通过设计合适的配光透镜,形成目标观察面上特定的照度分布或空间的光强分布,比如说形成照度均匀的矩形光斑.依据最基本的光学定律和能量守恒定理,提出了一种新颖的照明透镜设计方法.该方法在确定了能量映射方式和单面自由曲面透镜的初始结构后,由矢量形式的折射定律和光通量守恒定律,建立光源的光线、最终出射光线及入射点的法向矢量的关系方程组,进而得到此方程组的数值解,并通过CAD软件的逆向工程建模即得到设计的透镜.介绍了此方法的多个实例.由于半导体光源LED体积小,可近似看成点光源,非常有利于使用自由曲面法进行二次光学设计.     

大功率发光二极管路灯的一次光学仿真设计

利用反光碗对芯片出射光的角度限制,应用自由透镜曲面对光的聚光和散光作用,研究大功率发光二极管(LED)的配光曲线.设计反光碗和一次光学透镜,通过优化一次光学系统的参数,实现路灯用大功率LED配光曲线具有蝙蝠翼型,接受面上的光斑呈矩形分布的特征.仿真结果表明:设计可以达到路灯要求的光分布,可实现照度均匀度高达0.846,...     

LED在道路照明中的应用

随着单颗LED光通量的不断增加,在照明行业中其占据着越来越重要的地位.然而传统的照明并不是很适合LED,因为其有特殊的发光特点.对于照明来说,均匀度是很重要的,为了适应LED道路照明在这里将介绍一种制作自由曲面反射器与透镜的方法,并且将其应用在LED道路照明上.     

基于图像变换的自由曲面光学透镜面形测量

对称中心的自由曲面光学透镜的光学表面面形测量 ,是光学加工制造领域的难题。为达到高精度测量 ,提出一种可用于自由曲面光学透镜在线光学测量方法。基于光学透镜的图像变换特性与其光学表面面形之间存在着的拓扑关系 ,通过对标准输入图像和经过待测自由曲面光学透镜变换后的输出图像进行智能辨识、分析和处理 ,求出该光学透镜的变换矩阵 ,并据此精确测量出待测光学透镜的曲面面形。实验结果表明 :基于图像变换的测量方法的测量误差小于 2～ 3μm,能够适用于自由曲面光学透镜的非接触、快速高精度测量     

折反式LED光源准直系统设计

利用光学传播原理,结合LED光源的发光特点,经过二次光学设计,设计出由透镜和反光杯构成的LED光源准直系统。基于TracePro软件,分析出当折反组分临界角在45°～55°之间,折反系统组装尺寸只有2 080 mm3;并且分析得到,对于此系统,当光源面积采用1 mm×1 mm的LED芯片时,光束发散半角小于3°。分析结果表明,该准直系统,弥补了LED照明光源发散的缺点,设计结构紧凑,准直效果良好。     

LED汽车灯配光设计研究

从汽车前照近光灯出发,提出了一种LED设计方案。采用侧发光型LED为光源,对近光灯的配光要求中划分基础面,并合理调整各子面的面型数据。通过搭建实验模型验证该汽车车灯集中控制系统的可行性,根据所测得的实验数据与理论计算的数据向对比,得到该系统中所存在的一些亚待解决的问题,为今后在该项系统的研究与设计提供正确的方向。     

结构光和显微术相结合实现光学层析

针对共焦测量中单点扫描速度慢、机构复杂、光能利用率低的问题，介绍了一种利用结构光和共焦显微术相结合来实现多光束测量的新方法．通过改装显微照明光路，投射一结构光到被测物体上，获得了物体的层析像与普通显微镜成像的叠加像．该叠加像经过解码算法，实现了非零频分量的层析成像，并利用互强度理论，对该层析显微镜的层析能力和解码算法从理论上给出了表达式．数值模拟表明，该系统与针孔阵列、微透镜阵列和孔径相关相比，不仅简便可行，而且提高了速度，光能利用率也得到了明显的改善．     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

衍射成像有频域中的描述

从理论上讨论了从单色光照明到相干，非相干以及部分相干照明情况下，由单透镜成像到多透镜的成像系统。在频域中用光学传递函数描述了光通过衍射受限系统后的成像特性。     

LED环氧树脂封装的光学设计与模拟

环氧树脂封装结构的光学系统设计是提高该类LED光学性能、降低试验成本的必经之路.文章基于照明光学系统的非成像特点,利用光学建模和非序列光线追迹方法,对LED封装进行设计与模拟;通过改变光学封装的形状和材料参数,对封装后的LED发光亮度特性进行探讨,并对设计进行了原理性验证;得到了影响LED光学性能的主要封装参数与照明特性的相关变化规律,对LED封装的参数设计具有参考和指导作用.     

汽车LED照明灯驱动系统的设计与仿真

随着科学技术的发展,全世界的汽车工业的研发部门都在努力开发智能化的辅助驾驶系统,以减轻驾驶员的负担,并进一步提高汽车行驶的安全性和舒适度。在汽车照明方面,人们也在开发智能的汽车照明系统,LED照明提供了更时尚的选择,可实现＂即时＂照明,并允许0～100%的功率进行亮度控制。采用LED的优点包括更快达到设定亮度、更高的效率、更长的使用寿命以及很细小的红光LED阵列更易于设计和安装,LED照明正以势不可挡的优势风靡全球汽车生产的照明。本文就汽车LED照明驱动系统的设计与仿真做简要的介绍。     

复杂曲面光学元件高精度面形检测技术概述

复杂曲面光学元件应用于光学系统中可以增大系统设计自由度,同时减少系统所需元件数量,有利于实现光学系统的紧凑化、轻量化,被誉为现代光学系统的变革性元件,被广泛应用于空间光学、光刻系统、汽车照明等领域,极大推动了航天、国防及高科技民用事业的发展。然而,复杂曲面光学元件对面形精度要求较高,如何对其面形进行高精度检测从而指导加工成为限制该类元件大范围应用的瓶颈。文章对10余种常用的复杂曲面光学元件面形检测方法进行了分类梳理,按照是否采用干涉原理,将检测方法分为非干涉检测法和干涉检测法两大类,分别介绍了各种检测方法的原理和适用范围,回顾了各方法的发展历程,着重分析了几种典型方法进行面形检测的特点,并对未来复杂曲面光学元件高精度面形检测技术的发展趋势加以展望。     

汽车前照灯自适应控制器的设计

针对夜间会车时远近光灯切换不及时给驾驶员带来的危害,介绍了一种汽车前照灯自适应控制器的主要功能,讨论了该控制器的工作原理及实现过程,并将该控制器样品进行了试验。试验结果表明：汽车前照灯自适应控制器能有效解决汽车驾驶员夜间会车时远光灯与近光灯的自动切换,保障了汽车驾驶员的交通安全。     

地下室太阳能照明系统

随着国民经济的快速发展。土地资源日趋紧缺。房屋地下室、地下商场、地下停车库等相对扩充了土地面积．于是大面积的地下室采光照明的高耗电量成为亟待解决的问题。为此。本系统设计一套集光、电、机于一体的全自动太阳能采光照明装置。白天。采集子系统利用光盘中的光学透镜将太阳光聚焦提升光强．导入至传导光纤传输到地下室。通过照明输出器件将光释放发散。从而达到照明的效果;     

民用机场LED停止排灯光学设计

随着LED光效的不断提升,其作为照明光源的技术也在不断探索发展中,这使得LED应用于民用机场灯光系统中成为可能.设计了一种民用机场滑行道LED停止排灯的光学系统,在光学设计软件Tracepro中建立模型进行了追迹模拟仿真,并通过分布式光度计测试其光学输出效果.实验结果证明,该系统结构可靠,光度学性能均达到国家标准的要求.该系统相比传统的卤钨灯光源,具有功率低、寿命长、抗震度好、低污染等优点,并且在提高整灯寿命的同时降低了整灯功率,符合国家"节能减排"的政策.