發(fā)布時間：2019-08-20 13:42

【摘要】：本文以非成像光學理論和自由曲面設計理論為基礎(chǔ),采用Matlab中GUI界面開發(fā)了一款包含6種自由曲面配光鏡的照明元件設計軟件,實現(xiàn)了在界面中只需對其輸入特定的參數(shù)即可輸出配光鏡的面型,有效的簡化了自由曲面配光鏡的設計過程。將該軟件應用到室內(nèi)照明和LED汽車前照燈照明系統(tǒng)中,得到的仿真結(jié)果符合國家標準。具體的研究內(nèi)容如下:(1)為了提高自由曲面配光鏡的設計效率,開發(fā)了一款應用于實際照明系統(tǒng)的照明元件設計軟件。該軟件包括6款常規(guī)配光鏡和6款自由曲面配光鏡。其中常規(guī)配光鏡的設計是參考《基于非成像光學理論的LED汽車前照燈光學系統(tǒng)》中光學元件設計部分。本論文重點對6款自由曲面配光鏡的設計進行了深入研究。軟件可通過尺寸、配光角度和能量利用率等參數(shù)的限制直接優(yōu)化出照明元件面型,縮短了設計周期。(2)在軟件中,針對點光源和發(fā)光面較大的擴展光源對自由曲面配光鏡模塊進行設計。針對點光源,首先為了實現(xiàn)不同的配光角度,采用網(wǎng)格劃分法設計了3款不同面型的形成圓形光斑的自由曲面配光鏡;其次利用斯涅爾方程和切面迭代法,分別沿經(jīng)緯方向求解自由曲面各節(jié)點坐標,擬合曲面輪廓模型,設計了一款形成矩形光斑的自由曲面配光鏡。針對發(fā)光面較大的光源,采用SMS法建立擴展光源光學系統(tǒng)的數(shù)學模型,推導出關(guān)于自由曲面透鏡的面型方程組,對其數(shù)值求解后進行樣條曲線擬合,完成了2款配光鏡的設計。(3)將所設計的照明元件設計軟件應用到室內(nèi)照明和LED汽車前照燈照明系統(tǒng)中,用光學追跡軟件Trace-pro進行仿真,仿真結(jié)果滿足國標要求。同時在LED汽車前照燈的方案中通過與二次曲面透鏡的方案進行對比,結(jié)果表明自由曲面配光鏡可有效的提高光能利用率及照明均勻性。
【圖文】：

款自由曲面透鏡是根據(jù)網(wǎng)格劃分法，SMS 法進行開發(fā)的。用 Matlab 進行編程解，，并將得到的數(shù)據(jù)點導入到建模仿真軟件中進行建模、仿真、分析[43]。（3）將所設計的照明元件設計軟件應用到室內(nèi)照明和 LED 汽車前照燈照系統(tǒng)中，并對系統(tǒng)進行建模、仿真、分析。本論文的總體設計框圖及主要研究內(nèi)容如圖 1.1 所示。

面配光鏡設計理論學理論光學系統(tǒng)主要探討如何獲得較高的能量利用率及壞為目標的成像光學系統(tǒng)有很大差別。成像光學如何在焦平面上獲得高質(zhì)量像的問題；非成像光聚光和照明系統(tǒng)，主要解決如何提高能量傳遞效光分布這兩大問題[44]。恒理論一個重要的設計參數(shù)就是光學擴展量-Etendue，是的參數(shù)。Etendue 不僅可以描述光束本身特質(zhì)還可量利用率的影響[45-46]。
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN312.8

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本文編號：2528669