LED台灯均匀照明的自由曲面透镜仿真设计

第23卷　第5期 2008年10月 液　晶　与　显　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol123,no15 oct.,2008 文章编号:100722780(2008)0520589206 自由曲面的led路灯透镜的设计 蒋金波,杜　雪3,李荣彬 (香港理工大学工业及系统工程学系先进光学制造中心,香港九龙,e2mail:jilishi_optics@yahoo.com.cn) 摘　要:led的二次光学元件设计对led路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道 路照明要求led路灯的配光为长方形的光型,路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路,而马 路之外的光污染几乎为零。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使led路灯的长

第23卷　第5期 2008年10月 液　晶　与　显　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol123,no15 oct.,2008 文章编号:100722780(2008)0520589206 自由曲面的led路灯透镜的设计 蒋金波,杜　雪3,李荣彬 (香港理工大学工业及系统工程学系先进光学制造中心,香港九龙,e2mail:jilishi_optics@yahoo.com.cn) 摘　要:led的二次光学元件设计对led路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道 路照明要求led路灯的配光为长方形的光型,路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路,而马 路之外的光污染几乎为零。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使led路灯的长

配光是led路灯应用的主要技术问题之一。道路照明要求led路灯在路面为均匀性良好的矩形光斑,在道路外无污染,无眩光。采用snell定律和光源扩展度守恒原理确定自由曲面的解析方程,借助matlab工具,采用差分法求解建立的偏微分方程,得到自由曲面的数据组,用作图软件pro/engineer为自由曲面透镜建模,通过计算机仿真软件tracepro进行光路仿真检验设计结果,并对所得结果进行分析。设计一款内表面为椭球面,外表面为自由曲面的led路灯透镜,实现了路面光照总均匀度0.75,纵向均匀度0.85的效果。

第23卷　第5期 2008年10月 液　晶　与　显　示 chinesejournalofliquidcrystalsanddisplays vol123,no15 oct.,2008 文章编号:100722780(2008)0520589206 自由曲面的led路灯透镜的设计 蒋金波,杜　雪3,李荣彬 (香港理工大学工业及系统工程学系先进光学制造中心,香港九龙,e2mail:jilishi_optics@yahoo.com.cn) 摘　要:led的二次光学元件设计对led路灯的配光及光学输出效率至关重要。良好的道 路照明要求led路灯的配光为长方形的光型,路灯发出的所有光刚刚可以覆盖住马路,而马 路之外的光污染几乎为零。非对称自由曲面二次光学元件的采用可以使led路灯的长

针对国内大功率led阵列光源舞台灯具在光束角度不可变和光能利用效率低等问题,提出利用透镜组变焦原理来设计阵列光源变焦透镜系统。基于透镜组变焦原理设计了单颗led光源的变焦透镜组,高级光学系统分析模拟软件asap的计算结果显示:调焦范围为0～10mm时,出光角度(1/10峰值角)的变化范围为18.5°～38.7°,光能利用效率在调焦距离为10mm时达到78%以上。在此基础上,将单颗led光源的变焦透镜组扩展为red、green、blue各12颗共36颗led的变焦透镜系统,进一步分析36颗led阵列光源在不同排布方式下的出光角度及混色效果。asap计算结果显示:在调焦范围与单颗led相同的情况下,led阵列光源变焦透镜系统的出光角度(1/10峰值角)的变化范围为21°～38.6°,且3种颜色led交叉排列的混色效果较好。由led阵列的计算结果可知,与国内现有的大功率led舞台灯具相比,在出光角度的变化范围和光能利用效率方面都得到了提高。

LED路灯自由曲面二次光学透镜的设计

半导体发光二极管(led)的发光效率高、寿命长等优点,使其成为目前道路照明中的应用趋势。针对led在道路照明上的应用,为获得路面上均匀的矩形配光效果对选定的led进行自由曲面二次光学透镜的设计,设计出符合城市道路照明标准的led路灯配光方案,使led模组直接实现矩形配光。考虑封装后led的实际配光曲线应用网格对应法利用计算软件标定自由曲面二次光学透镜的离散数据点坐标,对透镜结构进行建模。

针对路灯照明系统,设计了一种照度均匀和亮度均匀的led路灯透镜。通过分析led光源角度分布与目标面照度的关系引用了一种简化的线性校正函数。不同的道路亮度系数,选用合适的k值,设计基于自由曲面的亮度均匀路灯透镜。利用光学软件进行仿真,结果显示中间向边缘逐渐减弱的渐变照度分布有利于路灯照明亮度的均匀。通过注塑成型工艺加工了该透镜,并制作了一盏路灯进行配光和照度的测试。结果表明该透镜设计满足渐变照度分布的矩形光斑照明。采用dialux软件对路灯照明效果进行评估,显示该路灯透镜设计,横向和纵向亮度均匀性达到0.6以上,满足道路照明的亮度均匀性要求。

一种利用自由曲面透镜的LED路灯配光设计与研究

责任编辑：李健 66www.***.***2011.8 led驱动器 基于自由曲面和菲涅尔透镜的 led汽车后雾灯设计 designofledrearfoglampformotorvehiclesbasedonfree-formsurfaceandfresnellens 舒浙伟 1 郭康贤 2 彭超 1 　⒈广州大学物理与电子工程学院（广东广州510006） ⒉郭康贤广州大学物理与电子工程学院固体物理与材料研究所所长（广东广州510006） 本文于2011年5月27日收到。舒浙伟：浙江缙云人，硕士生，研究方向为光电 子信息；郭康贤：四川西昌人，博士，硕士生导师，所长。 摘要：自由曲面透镜由一组非规则的曲面元组成，由这些曲面元通过改变 其方位角度达到理想的配光要求，自主控制后雾灯

自由曲面透镜由一组非规则的曲面元组成,由这些曲面元通过改变其方位角度达到理想的配光要求,自主控制后雾灯各个投射区域,有效地控制其光场。菲涅尔透镜可将led光源发出的光束转化成平行光。根据汽车后雾灯标准gb-11554的配光要求,采用以抛物面为基础的自由曲面和菲涅尔透镜相结合,结合实际的参数,通过3d设计软件solidworks建立一套多曲面led后雾灯透镜模型,再利用tracepro软件根据光线追踪法仿真模拟得到光场分布。本文中所使用的红光小功率led光源符合gb-11554要求,其中每个led光源都有各自独立的光学系统,采用5个led构成光学系统,其系统发光强度及系统配光性能的模拟结果都满足gb-11554要求。

随着半导体照明技术的发展,led路灯应用日益广泛。其二次配光设计对led路灯照明具有重要的作用。led路灯应用中,为了使其照度和照度均匀度满足一定的要求,设计采用了自由曲面透镜的二次配光。根据折射定律、目标照明面光分布和照度均匀建立自由曲面的方程,数值法求得面型数据并导入建模软件拟合成透镜实体,对利用自由曲面透镜配光的led及led路灯进行了光线追迹仿真及分析。结果表明基于自由曲面透镜的led路灯具有较好的照度、亮度和均匀度。

自由曲面前照灯是最具发展潜力的前照灯之一。自由曲面前照灯的反射器是无法用数学方程来描述的自由曲面,其设计一直是前照灯设计中的一个难点。研究用计算机仿真设计来进行自由曲面前照灯的设计。其主要内容包括光源建模、自由曲面反射器的设计和前照灯照明效果模拟三大部分。论文给出了设计实例结果。

led路灯透镜、路灯透镜、路灯玻璃透镜、玻璃透镜、偏光路灯透镜、花生透镜 led路灯玻璃透现在广泛应用于路灯照明行业，因为led光源发出的光强曲线为朗博曲线，所起不经过光学玻璃透镜的 处理达不到公路照明的效果。通常led路灯的光斑为矩形光斑，所以透镜必须将圆形光斑处理成矩形光斑。现在先进 的光学模拟软件结合三维设计软件可以很好的解决这一问题，通过三维软件的曲面成型，导入tracepro中进行光学模拟， 进行交互式设计。最终达到想要的效果。 如下为某款路灯透镜的设计流程 1、依据经验初步设计出透镜的自由曲面完成这一部的设计时，要求操作者有相当高的前期实践经验，熟知曲面的设计 流程。 2、将初步设计的透镜自由曲面导入光学软件进行模拟。这一步，最关键的当是有准确的led路灯光源。 3、做出初步的光强曲线，分析和理想效果的差异。 4、重新设计led路灯透镜的外形。 5

led路灯透镜设计 二次光学是直接决定led路灯的输出效率、配光分布、均匀度及眩光程度的重要环节。绿 色环保的城市道路照明要求led路灯产生正好覆盖马路的长方形的光斑，对马路之外的其 他地方譬如居民楼和建筑物的光污染尽量的少。xy非轴对称的自由曲面二次光学的配光设 计，是实现此目标的最好的方法。使得在单个透镜模组上就可以完成高效率长方形的输出光 斑、蝙蝠翼形的远场角度分布、以及实现截光设计。整个灯头的结构变得非常的简洁，只要 将这些完成配光设计的led透镜模组，按照同一个方向排列在一块平面的pcb板上即可， 简化了led路灯的机械结构、散热管理、以及电源控制的排布。本文介绍了一种全反射型 的二次光学透镜的设计，该透镜可以实现很高的输出光效率、蝙蝠翼形的配光曲线分布、以 及较均匀的长方形光斑。 1.技术背景led固态半导体照明技术被认为是21世纪的战

led路灯透镜的规格 路灯透镜的规格 1．角度规格 1．1．因为不同道路有不同的光学需求，比如：路灯高度、路灯杆之间的距离、道路 的种类（主干路、干路、支路、庭院小区等），因此路灯透镜的角度要求也不尽相同； 1．2．一般来讲，路灯透镜的聚光角度规格为：60度、80度、100度、120度几种； 1．3．一般主干路路灯杆高度为10-12m，路灯杆相距为30-35m，由此推算出路灯透 镜角度需求为100-120度； 2．光斑规格 2．1．圆形光斑，一般应用于庭院小区道路；照射范围及照度要求不是很高； 2．2．椭圆形光斑，一般应用于机动车或非机动车道，有效克效了圆形光斑照射时， 圆与圆相接的地方两侧会有一个暗区，整条道路上，光线没有很好的均匀分布或是圆形光斑 的一部分光线超出了道路面而没有真正利用起来； 2．3．矩形光斑，应用于机动车道，有

LED照明的透射_全反射型复合曲面二次光学透镜的设计

为了提高cobled的取光率,以1919cobled为研究对象,建立阵列式圆锥透镜、半椭球透镜、四棱锥透镜和半圆球透镜封装led模型,并利用光学仿真软件进行研究。仿真实验结果表明:在优化条件下,高0.5mm、直径0.9mm的阵列圆锥透镜封装led的光通量由平面封装的67lm提高至84.3lm,即取光率提高25.8%。制作了rgb芯片的多芯片led样品,并用直径1mm的阵列半圆球透镜进行封装,其取光率提高18.8%。

基于自由曲面和菲涅尔透镜的汽车后雾灯设计

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城市的路灯在照亮道路的同时，也带来了大量的光污染和能源浪费，长期以来备受诟病却无解决良方。据物理学家组织网近日报道，日前一组来自中国台湾和墨西哥的研究人员开发出了一种新型照明系统，通过高效利用led，能确保路灯只照亮需要光线的地方，而不产生其他不必要的光线。相关研究发表在近日出版的美国光学学会主办的《光学快报》杂志上。

基于内外透镜组合的LED后雾灯设计