LT101菲涅尔灯罩设计
汽车 logo灯 透镜 菲林 原理(二)
汽车 logo灯透镜菲林原理(二)汽车 Logo 灯透镜菲林原理1. 简介汽车 Logo 灯透镜菲林是一种用于车辆灯光设计的关键元素，它能够增强汽车标志的亮度和清晰度，提升车辆在夜间的辨识度。
本文将从浅入深，解释汽车 Logo 灯透镜菲林的原理。
2. 汽车 Logo 灯的作用•提升车辆辨识度：汽车 Logo 灯作为车辆的标识，能够使其他车辆和行人更容易认出车辆品牌和型号。
•安全性增加：在夜晚或恶劣天气条件下，汽车 Logo 灯透镜菲林能够使车辆标志更加明亮，提醒其他道路使用者。
3. 菲林原理汽车 Logo 灯透镜菲林采用的是菲涅尔透镜原理。
菲涅尔透镜是一种特殊的透镜结构，由一系列浅薄的凸透镜环组成，每个环均由平行的一小段球面截取而成。
相较于传统的球面透镜，菲涅尔透镜能够在透明材料上实现更大面积的凸透镜。
菲涅尔透镜结构菲涅尔透镜由一系列同心圆环组成，每个环的截面上都刻有一段球面。
这些球面截面共同组成透镜的曲面。
主透镜和辅助透镜菲涅尔透镜通常由主透镜和辅助透镜组成。
主透镜由一系列密集的截面组成，用于最大程度地将光线聚焦到焦点上。
辅助透镜由更疏散的截面组成，用于削弱主透镜所带来的球差和散光。
菲涅尔透镜的原理•光的折射：当光线从一个介质进入到另一个介质时，会发生折射现象。
菲涅尔透镜通过改变光线的入射角度和折射角度，使得光线会根据菲涅尔透镜的结构被聚焦或散射。
•光的反射：菲涅尔透镜通过透镜表面的反射，将原本朝着透镜外侧的光线反射到透镜的内部。
这种反射增强了透镜对光的聚焦效果。
4. 汽车 Logo 灯透镜的设计与制造汽车 Logo 灯透镜的设计和制造需要考虑以下几个方面：材料选择•透光性：透镜材料需要具备良好的透光性，确保光线能够顺利通过透镜。
•耐高温性：汽车灯光在工作时会产生高温，透镜材料需要耐高温，以保证透镜的稳定性和耐久性。
光学设计•菲涅尔透镜结构的设计：透镜的凸透镜环密度和大小需要根据光线的聚焦需求进行设计。
一种廉价大面积菲涅尔透镜结构
一种廉价大面积菲涅尔透镜结构菲涅尔透镜现阶段主要应用领域包括投影以及太阳能光伏领域。
因为菲涅尔透镜射出的光线边缘较为柔和，故它常用在染色灯上。
在透镜前方的支架上放置一块有颜色的塑料膜给光线染色，也可放置金属纱网或磨砂塑料使光线弥散。
许多含有菲涅尔透镜的设备都允许灯在焦点前后移动，以放大或缩小光束的大小，其非常适合在透镜式投影仪、背投电视、幻灯机以及准直器上使用，不仅因为透过它的光线比透过普通透镜的亮度高，也由于透过它的整束光线在各个部位的亮度都相对一致。
在太阳能光伏领域，菲涅尔主要作为聚光光伏系统中的聚光部件，将光线从相对较大的区域面积转换成相对小的面积上。
廉价的菲涅尔透镜一般由透明塑料压铸或模塑而成，其尺寸可以在做得比玻璃大的同时更轻、更经济,因此，大型的菲涅尔透镜也被广泛用在太阳灶聚集阳光或是太阳能热水器上。
除此之外，菲涅尔透镜也广泛应用在汽车前灯、汽车尾灯以及倒车灯上。
它能使大灯最初由凹面镜反射出来的平行光向下倾斜，因此，菲涅尔透镜也用于校正一些视觉障碍，比如斜视。
［2］菲涅尔透镜是一种应用十分广泛的光学元件，其设计和制造设计到多个技术领域,包括光学工程,高分子材料工程，CNC机械加工，金刚石车削工艺，镀银工艺；模压、注塑、浇铸等制造工艺。
菲涅尔透镜应用于多个领域，包括：投影显示：菲涅尔投影电视，背投菲涅尔屏幕，高射投影仪，准直器；聚光聚能：太阳能用菲涅尔透镜，摄影用菲涅尔聚光灯，菲涅尔放大镜;航空航海：灯塔用菲涅尔透镜，菲涅尔飞行模拟；科技研究：激光检测系统等；红外探测:无源移动探测器；照明光学：汽车头灯，交通标志，光学着陆系统。
智能家居：安防系统探测器等。
本案菲涅耳透镜特点，材料廉价，用料少，工艺简单，容易实现大面积。
主要适合太阳能应用领域。
特点，外形为透明壳体，中间加水。
由此形成一个，整体透明结构。
材料主要有两面。
1,为波浪透明壳面，2,为平板透明壳面。
而在内里的突出点线，用胶合剂粘上。
菲涅尔太阳能聚光镜的设计
菲涅尔太阳能聚光镜的设计朴聪;张国玉【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2011(32)1【摘要】讨论并设计了一种超薄的菲涅尔聚光镜,根据费玛原理设计出以非球面为截面的中心折射区域和TIR(内部全反射)棱镜为锯齿部分的折反区域,用ZEMAX软件优化得到最佳聚光态,并利用ZEMAX软件模拟出菲涅尔聚光镜聚光性及其能量分布,最终得到总厚度仅为30 mm的折反复合型菲涅尔聚光镜.实验结果表明:折反复合型菲涅尔聚光镜不仅能提高太阳能的利用率,同时也使会聚到光电池表面上的能量分布更均匀,复合式菲涅尔聚光镜的性能优于传统的菲涅尔聚光镜.%An ultra-thin Fresnel condenser lens was discussed and designed. According to Fema principle, an aspheric surface was designed as central refraction area, and a total internal reflection (TIR) prism was designed as a catadioptric area in saw-teeth part. The optimal condense performance was achieved with ZEMAX. ZEMAX was used to simulate the concentration and distribution of Fresnel condenser, and a Fresnel condenser with thickness of 30 mm was designed. The compounded Fresnel lens improves the utilization of solar energy and provides a better uniformity of energy distribution. The design method generates a better compound condenser than conventional Fresnel condenser.【总页数】4页(P23-26)【作者】朴聪;张国玉【作者单位】长春理工大学,光学工程学院,吉林,长春,130022;长春理工大学,光学工程学院,吉林,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】O435【相关文献】1.基于DSP的线性菲涅尔太阳能集热系统设计与实现 [J], 王浩林;张津;王魏2.微弧线性菲涅尔太阳能集热器的设计 [J], 欧阳海玉;牛玉刚;王浩林;闫柏玲3.线性菲涅尔反射式太阳能集热系统的设计与试验研究 [J], 朱艳青;李育坚;王雷雷;邓育军;史继富;徐刚4.基于射线追踪法的线性菲涅尔聚光镜场阴影与遮挡分析 [J], 马军;夏荣斌5.滑移式线性菲涅尔太阳能集热器的设计及实验研究 [J], 卢梓健;黄金;胡艳鑫;王海;陈友鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
菲涅尔透镜简介
菲涅尔透镜介绍菲涅尔透镜 (Fresnel lens) ，又名螺纹透镜，一般由高透明材料注塑或压注而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。
透镜的要求很高。
一片优质的透镜必须表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1-2mm左右，特性为面积大、厚度薄及侦测距离远。
菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。
多用于对精度要求不是很高的场合，如投影机、薄膜放大镜、红外探测器及照明等。
使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象，这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。
如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。
菲涅耳透镜就是采用这种原理的。
菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路的平板玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致。
菲涅尔透镜的应用菲涅尔透镜应用于多个领域，包括：投影显示：菲涅尔投影电视，背投菲涅尔屏幕，高射投影仪，准直器；聚光聚能：太阳能用菲涅尔透镜，摄影用菲涅尔聚光灯，菲涅尔放大镜；航空航海：灯塔用菲涅尔透镜，菲涅尔飞行模拟；科技研究：激光检测系统等；红外探测：无源移动探测器；照明光学：汽车头灯，交通标志，光学着陆系统。
智能家居：安防系统探测器等我公司生产的菲涅尔镜,采用主要注塑和热压两种方式。
注塑菲涅尔透镜：设备是进口的高精密注塑机，主要生产小规格菲涅尔透镜（8吋以下），可以大规模提供需求。
热压菲涅尔透镜：设备是根据工艺需求自主设计制造的专用自动热压机。
热压的菲涅尔镜产品精度高，质量好，主要用在成像方面，产品尺寸规格3-10吋，也可以定制超大尺寸的产品。
外形由数控激光激光机切割，产品形状任意，可以根据客户需要选择定制。
一种用于菲涅耳镜光学舱的恒温控制系统设计
一种用于菲涅耳镜光学舱的恒温控制系统设计作者：周军华来源：《中国科技博览》2015年第33期[摘要]本文介绍了一种采用微处理器作为温度测量和驱动控制的中心，以及利用半导体制冷片作为制冷器的恒温控制系统，通过该系统对菲涅耳镜光学舱的温度进行控制，可使菲涅耳镜的光学特性保持稳定。
[关键词]菲涅耳镜，单片机，TEC，恒温控制中图分类号：TP274.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0147-021 引言目前，在光学照明、太阳能利用、投影仪、摄像机等很多领域中菲涅耳镜的应用越来越广泛。
与传统光学相比，菲涅耳镜具有成本低、加工简单、口径大、体积小、重量轻等特点。
目前国内外用于制作菲涅耳镜的主要材质是PMMA，其具有透过率高、耐候性好等优点，但是由于材料本身的特性，随着温度的变化其折射率也会发生变化，导致菲涅耳镜焦距产生变化进而影响光学系统的聚焦效果，在一些对像差控制要求较高的场所必须对其工作环境作恒温控制以保持光学系统的稳定性。
基于上述原因，本文介绍了一种基于PIC16F877A单片机和TEC的温控系统，对某种使用菲涅耳镜的精密光学照明系统进行恒温处理。
2 硬件电路设计2.1 总体电路设计系统主要由MCU、温度测量显示及报警模块、驱动及制冷模块、与上位机的通信模块以及散热模块组成，如图1所示。
MCU为本系统的中心控制单元，用于系统的数据处理，完成对系统其他组成部分的控制；温度测量显示及报警模块用于完成系统的温度采样、温度值显示以及过温报警；驱动及制冷模块主要包括H桥以及TEC制冷片，用于完成系统加热/制冷过程的转换；通信模块用于完成与上位机的通信，接收上位机指令以及向上位机发送本机状态；散热模块与TEC热面紧密接触，使TEC产生的热量及时导出，提升TEC制冷效率。
2.2 MCU主处理器本系统中MCU选用美国微芯公司开发的PIC16F877A单片机，该微处理器具有2个CCP 模块用于实现外部信号捕捉、内部比较输出以及PWM输出功能；内置一个10位多通道的模数转换器模块，引脚上的模拟信号经过该A/D转换器的转换，可以得到与信号大小成正比的数值，A/D转换速度与单片机的工作时钟速度有关，本系统对转换速度要求不高，只需在设计时满足单片机本身的要求即可；内置一路USART模块，以TTL电平的形式与外部实现异步全双工通信；内置大小为256Byte的EEPROM用以存储数据。
一种菲涅尔透镜式近光模组设计浅析
一种菲涅尔透镜式近光模组设计浅析摘要：汽车前照灯近光PES模组一般采用光学凸透镜作为聚光和投射光学元器件。
由于模组尺寸需要最小化，这就要求透镜焦距需要尽量的短，导致光学凸透镜往往设计的比较厚，重量较重且占用了较多的空间。
本文利用菲涅尔透镜独特的结构和光学性能，将原本较厚的凸透镜减薄，取代原有近光模组上的厚凸透镜，实现与原LED近光模组类似的光形。
并且菲涅尔透镜上自带的凹槽结构可以自然克服太阳光聚焦问题。
在尺寸及成本上，菲涅尔透镜也有明显优势。
同时通过LucideShape模拟对比了菲涅尔花纹在透镜前后表面形成光形的区别。
综合来看，菲涅尔透镜是取代普通厚透镜最佳选择。
关键字：菲涅尔；透镜；近光模组；光学模拟一、引言目前现有的近光PES模组普遍都采用凸透镜作为光学透镜。
早期的凸透镜都采用玻璃材质，特点是具有优良的光学性能，色散较少，耐热性好，但重量较重，需要与透镜支架及相关固定件配合使用。
随着LED冷光源的大量运用，使得塑料透镜替代玻璃透镜成为可能，并且已经在较多车灯中推广运用。
塑料透镜的引入，使得透镜重量减轻的同时，提高了产能，其固定方式也更加灵活，可以通过摩擦焊、激光焊等先进工艺直接与透镜支架固定。
并且塑料透镜还具有造型多变的特点，可以结合光学设计及造型需要，设计成方形甚至异形，给造型提供了更加丰富的元素。
但是塑料透镜受其注塑工艺影响，成本较高、注塑时间较长，并且由于原材料折射率较高，存在较难解决的色散缺陷。
另外，无论玻璃透镜还是塑料透镜，都存在太阳光聚焦的难题，当特定角度太阳光通过透镜会汇聚在透镜周围装饰件上，会引起灼烧，给车灯安全带来隐患。
相比凸透镜，菲涅耳透镜具有轻薄、便于制造等优势。
其特殊的结构使得重量及价格都大大低于普通凸透镜，并且菲涅耳透镜还具有天然的防止太阳光聚焦的优势。
本文通过Lucidshape光学模拟，将设计好的菲涅耳透镜替换原有近光模组上的凸透镜，光形虽然有一定的变化（横向及纵向略微变宽），但仍能满足近光法规要求，且路面均匀性不改变。
用于LED均匀照明的自由曲面菲涅耳TIR透镜光学设计
第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser EngineeringOptical design of freeform Fresnel TIR lens forLED uniform illuminationHu Tiantian1,2,Zeng Chunmei12,Rui Congshan1-2,Hong Yang12.Ma Suodong1,2(1.School of Optoelectronic Science and Engineering,Soochow University,Suzhou215006,China;2.Key Lab of Advanced Optical Manufacturing Technologies of Jiangsu Province&Key Lab of Modem OpticalTechnologies of Education Ministry of China,Soochow University,Suzhou215006,China)Abstract:A new design of total internal reflection(TIR)lens was presented which had a freeform Fresnel surface in the central part of the front to improve the heat dissipation capability.Snell's law and the reflection law were applied to construct the freeform refractive surface and the freefonn reflective surface for the TIR lens.The freeform refractive surface was transformed into the freefonn Fresnel surface with universal design method of Fresnel lens.The simulation result for the freeform Fresnel TIR lens obtained by Monte Carlo ray tracing shows that the far field illumination uniformity of82.0%and the luminous efficiency of96.6%are achieved for the light source size of2mm><2mm,in the meanwhile the lens weight is only21.94g.The freeform Fresnel TIR lens has nearly20%reduction in lens weight and volume,only a2%reduction in luminous efficiency,and no reduction in illumination uniformity compared to the TIR lens without the Fresnel surface.The result indicates that the Fresnelization for freeform surface of TIR lens can significantly reduce the volume and weight of TIR lens and shorten the optical path length,thus effectively improve its heat dissipation efficiency and service life while maintaining a high performance.Key words:optical design;Fresnel TIR lens;Snell's law;heat dissipationCLC number:0439Document code:A DOI:10.3788/IRLA20200183用于LED均匀照明的自由曲面菲涅耳TIR透镜光学设计胡甜甜込曾春梅叫芮丛珊"，洪洋迢马锁冬2(1.苏州大学光电科学与工程学院，江苏苏州215006；2.江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室，江苏苏州215006)摘要：为了提高透镜的散热能力，设计了一种新型全内反射(TIR)透镜，该透镜的出射面中央为自由曲面菲涅耳面'采用斯涅尔定律和全反射定律分别求解TIR透镜折射部分和反射部分自由曲面的面形。
一种太阳能聚光菲涅尔透镜及其设计方法[发明专利]
![一种太阳能聚光菲涅尔透镜及其设计方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2491e491168884868662d674.png)
专利名称：一种太阳能聚光菲涅尔透镜及其设计方法专利类型：发明专利
发明人：仇谷烽
申请号：CN201310176978.9
申请日：20130514
公开号：CN103257381A
公开日：
20130821
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种太阳能聚光菲涅尔透镜及其设计方法。
它依据光学折射原理，通过逐点计算菲涅尔镜曲面各处的导数，再对导数积分，获得透镜曲面各处的矢高。
本发明设计方法可借助现代计算机技术，简便、快捷地完成菲涅尔透镜的设计。
本发明技术方案与纯粹的光学设计方法相比，具有简单易行的特点；相对目前传统的菲涅尔透镜的设计方法而言，本发明设计方法提供的透镜具有光斑直径小，能量分布均匀等优点，能有效提高太阳能聚光透镜的光能转换效率，尤其是针对大口径的菲涅尔透镜，优点及效果更为明显。
申请人：苏州大学
地址：215123 江苏省苏州市苏州工业园区仁爱路199号
国籍：CN
代理机构：苏州创元专利商标事务所有限公司
代理人：陶海锋
更多信息请下载全文后查看。
菲涅尔聚光透镜的一般设计方法及效率分析
菲涅尔聚光透镜的一般设计方法及效率分析
李 鹏1 ,吴贺利1 ,杨培环1 ,蔡兰兰1 ,王利权1 ,翟鹏程2
(1. 武汉理工大学机电工程学院 ,武汉 430070 ;2. 武汉理工大学理学院 ,武汉 430070)
摘 要 : 针对各种类型的 Fresnel 透镜的设计方法 ,从弧形基面 Fresnel 透镜的结构设计出发 ,通过对不同楞型条件的
据此 ,提出了 Fresnel 透镜的光学效率的计算方法 ,并对目前常用的不同结构 Fresnel 透镜的光学效率进行了 分析和比较 ,对其适用性和优缺点作了定性的评价 。该文研究结果对太阳能聚光光伏发电系统的光学系统 设计具有一定的理论指导意义 。
1 Fresnel 聚光透镜一般设计方法
图 1 为弧形基面 Fresnel 透镜光线聚集的原理示意图 ,设 F 为在光轴上一点光源 ,光束从 F 点出发 ,经 过介质到达透镜经折射聚焦于透镜的另一侧 F′点 。图 2 为图 1 中第 i 楞尖劈透镜元横截面的局部放大图 , 由图 2 可见 ,一束光线通过透镜的第 i 楞经过了 2 个光学界面的折射 ,即经过 A 折射至 B ,然后折射于聚焦 点 F′。设 O 和 O′分别为弧形基面横切面圆心和横切面中心 。
(5)
式 (5) 即为 Fresnel 聚光透镜的一般设计公式 ,根据该式可以计算使光轴上任意点光源聚光到特定成像
面的第 i 楞尖劈透镜元顶角 ,假设楞面采用等宽设计时 ,当给定弧长即可由此确定第 i 楞透镜元的其它结构
尺寸 ,再由各楞组合即可形成弧形基面 Fresnel 透镜 。
对式 (5) 中参数作一定限制 ,即可获得不同结构透镜的设计公式 。例如 :楞面朝内 ,平行光从光面正入射
Abstract : A general design formula for t he Fresnel lens is obtained t hrough a simple deduction which is initially based on an
菲涅尔透镜
菲涅尔镜片的原理和应用菲涅尔镜片是红外线探头的“眼镜”，它就象人的眼镜一样，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生误动作和漏动作，致使用户或者开发者对其失去信心。
配用得当充分发挥人体感应的作用，使其应用领域不断扩大。
菲涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE（聚乙烯）材料压制而成。
镜片（0.5mm 厚）表面刻录了一圈圈由小到大，向外由浅至深的同心圆，从剖面看似锯齿。
圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。
红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。
同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感应段。
垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。
区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。
不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。
区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。
由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。
镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。
下图是常用镜片外观示意图：下图是常用三区多段镜片区段划分、垂直和平面感应图。
当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。
整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。
二、白色主要用于适配外壳颜色。
三、黑色用于防强光干扰。
镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。
每一种镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数：一、外观描述——外观形状（长、方、圆）、尺寸（直径）。
以毫米为单位。
二、探测范围——指镜片能探测的有效距离（米）和角度。
LED光源的片状透镜设计方法
LED光源的片状透镜设计方法
光学元件是很精密的元件，制作成本较高，如果能减少元件的厚度，甚至做成片状透镜，则不但可以减少光学元件的尺寸，从而缩小灯具或其他设备的大小，还可以节省材料，降低成本。
由于厚度减少，光吸收也减少，灯具或仪器效率也会随之提高，因此做成高质量的薄片形的光学零件一直是光学设计追求的目标之一。
菲涅尔（Fresnel）透镜是一种片状的薄形透镜，它一直以其轻、薄、价格低廉优势而在一些方面得到应用。
但市场上的菲涅尔透镜多为等差半径的同心圆结构，其制作缺乏精确的光学设计过程，导致成像质量不是很高，有的甚至只是简单的波纹结构，其光学质量就更差了。
即使是较好的菲涅尔透镜，也是通常将普通透镜分为小段后，近似为折线，并经过不同距离的简单平移而形成，这些设计方法上的缺陷造成了菲涅尔透镜的低质量。
LED体积很小，但市场上销售的LED用杯状透镜大都厚度在10mm以上，这成为LED在某些场合应用的致命问题，虽然可以用菲涅尔透镜来减薄
透镜的厚度和减少光吸收，但如何进行精确的光学设计却很少见到文献报道。
本文介绍的是能获得精确的超薄锯齿形透镜的设计方法，其光学质量好，光线利用率较高。
因为一般的菲涅尔透镜在理论上就存在浪费，即透过透镜的光线理论上就有一部分不能到达设计的目的地，本方法得到的透镜对点光源来说理论上不存在浪费。
此外，各个小锯齿之间的距离也可根据需要而不同，而且在同一透镜中不同位置的锯齿间距也可变化，从而使这种方法设计的锯齿形透镜有更广泛的适应性，即它可以适应不同的使用条件和不同的加工条件的需求。
这种锯齿形透镜适用LED为光源的二次光学透镜。
对于LED这种尺寸。
基于菲涅尔透镜的室内LED射灯配光设计
图 ４ 调 整 前 后 的 角度 值
Ｆｇ ４ Ｄ ｇ ｅｓｏ ｅｏｅａ ｄａｔｒ ｄｕ ｔ ｎ ｉ． ｅ ｒｅ ｆ ｆｒ ｎ ｆ ｊ ｓ ｂ ｅａ ｍｅ ｔ
第 ２ 期
祝
华， ： 等 基于菲涅尔透镜的０ ｍｍ， 部 分 光 线 集 中 于 观 察 区域 中 心 ， 似 于 Ｌ Ｄ 阵列 的放 大 影 像 （ 图 ５中左 上 图 ， 图 为 大 近 Ｅ 如 该 ２ ｍ×２ ， ｍ） 亮度 对 比大 ， 易产 生 眩光 ， 符 合设 计 要 求 ， 容 不 因此 有 必 要对 其进 行 优 化 ， 以扩 大 投 射 范 围 ， 降 低 亮 度对 比。 根据 上 述 优 化 方 案 ， 逐 步 增 大 菲涅 尔 现 透镜 各环 带 的焦 距 ， 就 是 减 小 各 环 带 的倾 也 角分 布 ， 整 后 的投 射 区 域 中心 亮 度 仍 然 较 调
统一取 成 了半径 为 ３ ｍ 处 环带 的倾 角值 ， 拟结 果 （ 图 ａ ｒ 模 见 ５中 Ｄ曲线 ） 明这种 处理是 合适 的 。 表 ３ ２ 性 能分析 ．
根据 以上 菲涅尔 透镜 的结构 参 数进 行 光 学建 模 ， 将其 并
导入 光学设 计 软件 中进 行光 线追 迹 ， 果见 图 ５其 光强 分布 结 ，
ＺＨ Ｕ Ｈ ｕ ａ，Ｈ Ｅ Ｙ ｍ ｅ ，ＬＩＤｏ ｇ ，ＬＩ ｅ ｉ ｎ ＡＮ Ｇ Ｘｕ ｅ，ＺＨ ＡＮＧ Ｈ ａ ｇ ｎ
（ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｐｉｄＰ ｙ ｉ ，Ｚ ｅｉ ｇＵｎ ｖ ｒｉ ｆ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎ ｚ ｏ １ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｏ Ａｐ ｌ ｈ ｓｃ ｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｉ ｓ ｙｏ ｈ ｏｏ ｙ Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ２ ， ｈ ｎ ） ａ ｅ ｔ Ｔｅ
柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率
柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率【柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率】一、引言柱面菲涅耳太阳聚光透镜是太阳能领域中的一项重要技术，它通过聚焦太阳光线来产生高温能量，可用于太阳能发电、热能利用等领域。
本文将以柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率为主题，深入探讨其原理、设计方法和性能评估。
通过对其光学设计的深入分析，将帮助读者更全面、深入地理解柱面菲涅耳太阳聚光透镜及其在太阳能利用中的应用。
二、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的原理柱面菲涅耳太阳聚光透镜的原理基于菲涅耳镜的设计思想，通过曲面微透镜的阵列结构，将太阳光线聚焦到光电转换器上，实现高效地光学聚光。
其核心原理在于利用柱面透镜的曲面结构和菲涅耳透镜的微透镜结构，将太阳光线聚焦到一个小点上，提高光照强度，从而提高光电转换效率。
在设计过程中，需要考虑透镜的表面形貌、阵列的布局和光线的折射、反射等特性，以实现光线的高效聚光和能量的有效利用。
三、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计1. 表面形貌设计柱面菲涅耳太阳聚光透镜的表面形貌设计是关键的一步，它直接影响着光线的聚光效果和光学效率。
通过数值分析和优化算法，可以确定透镜的曲率半径、微透镜的尺寸和间距等参数，以实现近似理想球面或抛物面的形貌，并保证透镜表面的光学质量。
2. 阵列布局设计透镜阵列的布局与间距设计对光学效率有着重要影响，合理设计的阵列布局可有效减小透镜之间的遮挡和光损失。
常见的布局包括方形、六边形等，对于特定的光子通量密度和透镜数量要求，需要进行系统的优化设计，以实现最佳的聚光效果。
3. 光线折射反射模拟在光学设计过程中，需要进行光线的折射和反射模拟，分析光线在透镜表面的传播路径和相互作用，以评估透镜的聚光性能和光学效率。
通过光学仿真软件进行模拟分析，可以对透镜设计参数进行优化，以实现更高的光学性能和能量利用效率。
四、柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学效率评估1. 光学聚光效果评估光学效率的评估主要包括聚光效果、光子集中度等指标，通过实际测试和数值仿真，可以评估透镜的聚光性能和光学聚光效果，验证设计参数的合理性和优化结果的有效性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LT101菲涅尔灯罩设计
吴玉年
1、菲涅尔灯罩参数：
焦距f=85mm，有效高度H=94mm，灯罩内径φ=175mm，壁厚3mm，材料：PMMA，设计波长：λ=632.8nm，灯罩内部加有散射条纹。
菲涅尔柱面透镜参数如下图所示：
2、光源参数：
光源采用LT101原有LED光源，LED参数光通量2lm，半功率角90度。
8颗LED360度等角分布。
3、tracepro模拟结果
光束中心与水平面成5°角，光束扩散角为10°，满足国标对低光强障碍灯的要求。
光斑分布如下图所示
光斑在水平面内分布 光斑在竖直平面内分布
从上面两图中可以看出光斑在水平面内360°分布，在竖直平面内成带状分布。
光强分布图如下图所示：
光强分布图
从图中看出光束的光强约为6.5cd。
低于国标要求的32.5cd标准。
如果需要达到32.5cd，需要增加LED的数量或者更换高光通量的LED。
4、有条纹的灯罩与无条纹的灯罩对比
利用tracepro分别对有散射条纹的灯罩和无散射条纹的灯罩进行了模拟，从模拟结果来看有散射条纹的灯罩光强分布更加均匀些，光强要稍微弱些，但幅度不是很明显。
具体结果如下：
光强分布图如下图所示：
无条纹灯罩 有条纹灯罩
在无条纹光强分布图中看到黄色区域成点状分布，分布不均匀；而在有条纹灯罩光强分布图中看到黄色区域成带状连续分布，分布较均匀。
光照度分布如下图所示：
无条纹灯罩 有条纹灯罩 从上面两图中可以看出在无条纹灯罩的照度分布图上暗红色区域成点状分布，而有条纹灯罩的照度分布图上暗红色区域成带状连续分布。
因此有条纹灯罩的照度分布比无条纹灯罩的要均匀。