【摘要】：本文以非成像光學(xué)理論和自由曲面設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ),采用Matlab中GUI界面開(kāi)發(fā)了一款包含6種自由曲面配光鏡的照明元件設(shè)計(jì)軟件,實(shí)現(xiàn)了在界面中只需對(duì)其輸入特定的參數(shù)即可輸出配光鏡的面型,有效的簡(jiǎn)化了自由曲面配光鏡的設(shè)計(jì)過(guò)程。將該軟件應(yīng)用到室內(nèi)照明和LED汽車(chē)前照燈照明系統(tǒng)中,得到的仿真結(jié)果符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)為了提高自由曲面配光鏡的設(shè)計(jì)效率,開(kāi)發(fā)了一款應(yīng)用于實(shí)際照明系統(tǒng)的照明元件設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)是參考《基于非成像光學(xué)理論的LED汽車(chē)前照燈光學(xué)系統(tǒng)》中光學(xué)元件設(shè)計(jì)部分。本論文重點(diǎn)對(duì)6款自由曲面配光鏡的設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。軟件可通過(guò)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(shè)計(jì)周期。(2)在軟件中,針對(duì)點(diǎn)光源和發(fā)光面較大的擴(kuò)展光源對(duì)自由曲面配光鏡模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)點(diǎn)光源,首先為了實(shí)現(xiàn)不同的配光角度,采用網(wǎng)格劃分法設(shè)計(jì)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(diǎn)坐標(biāo),擬合曲面輪廓模型,設(shè)計(jì)了一款形成矩形光斑的自由曲面配光鏡。針對(duì)發(fā)光面較大的光源,采用SMS法建立擴(kuò)展光源光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出關(guān)于自由曲面透鏡的面型方程組,對(duì)其數(shù)值求解后進(jìn)行樣條曲線擬合,完成了2款配光鏡的設(shè)計(jì)。(3)將所設(shè)計(jì)的照明元件設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用到室內(nèi)照明和LED汽車(chē)前照燈照明系統(tǒng)中,用光學(xué)追跡軟件Trace-pro進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果滿足國(guó)標(biāo)要求。同時(shí)在LED汽車(chē)前照燈的方案中通過(guò)與二次曲面透鏡的方案進(jìn)行對(duì)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(jìn)行開(kāi)發(fā)的。用 Matlab 進(jìn)行編程解，，并將得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)導(dǎo)入到建模仿真軟件中進(jìn)行建模、仿真、分析[43]。（3）將所設(shè)計(jì)的照明元件設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用到室內(nèi)照明和 LED 汽車(chē)前照燈照系統(tǒng)中，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、分析。本論文的總體設(shè)計(jì)框圖及主要研究?jī)?nèi)容如圖 1.1 所示。

面配光鏡設(shè)計(jì)理論學(xué)理論光學(xué)系統(tǒng)主要探討如何獲得較高的能量利用率及壞為目標(biāo)的成像光學(xué)系統(tǒng)有很大差別。成像光學(xué)如何在焦平面上獲得高質(zhì)量像的問(wèn)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(wèn)題[44]。恒理論一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)就是光學(xué)擴(kuò)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(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN312.8

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本文編號(hào)：2528669