灯具光学设计
照明光学设计要求
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灯具：IES（或uld）文件和规格书（pdf或doc） 灯具也可从lumsearch灯具网站选择 设计方案：dlx文件（含摄影机设置） 渲染图（jpg，bmp文件） 报表（pdf） 视频（avi）（可不提供） PPt(5页左右)：包含设计目的、照明标准、设计方 案、设计结果和分析 可以参考范例
例子
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120601 罗佩斯
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12级优秀作品展示
120604 邝文钊
照明起居室，卧室，厨房，书房……
照度要求：
《建筑照明设计标准》GB50034-2013
灯具要求：
LED灯具（Cree、Osram、飞利浦、GE、雷士照明等厂家），须 有IES（或uld）文件和规格书（pdf或doc）
报表输出：照度图、伪色图、眩光指数等照明指标（pdf文件） 图像输出：光线渲染图（高分辨） 动画输出：压缩avi（可不提供） 设计文件输出：dlx文件
室外照明设计
室外场景
街道，隧道，广场，步行街……
照度要求：
《建筑照明设计标准》GB50034-2013
灯具要求：
LED灯具（Cree、Osram、飞利浦、GE、雷士照明等厂家）， 须有IES（或uld）文件和规格书（pdf或doc）
报表输出：照度图、伪色图、眩光指数等照明指标（pdf文件） 图像输出：光线渲染图（高分辨） 动画输出：压缩avi（可不提供） 设计文件输出：dlx文件
LED照明系统的光学设计优化
LED照明系统的光学设计优化随着科技的不断进步和生产制造水平的提高，LED照明系统已经逐渐成为人们生活中不可缺少的一种照明方式。
相较于传统的照明灯，LED灯具在光效、寿命和环保方面等诸多方面都表现出独特的优势。
但是，作为一种新型照明设备，LED 灯具也存在一些问题，其中最为显著的就是光学设计的问题。
面对这些问题，如何进行光学设计优化，是当前LED照明系统研究和生产中亟待解决的问题。
一、LED照明系统的基本原理LED灯是由LED芯片和光学器件组成的照明设备，其基本原理是将电能转化为光能。
以直观的方式来理解，LED灯采用通过芯片内的半导体材料注入电流，使其经过一系列减光、聚光、反射等处理后，发出一定的光线，并经过透镜等装置扩散或聚拢所需要的照度和光束角度。
二、LED照明系统的优点相较于传统照明灯，LED照明系统在光效、寿命和环保方面有很大的优势。
1、光效更高：LED灯在同等功率下，所消耗的电能比其他照明灯更少，同时LED灯产生的光学效率也更高。
2、寿命更长：LED灯寿命长，一般能够使用至少10年以上。
相较于普通灯泡的寿命，LED灯小幅度调整光强都不会导致寿命缩短。
3、环保节能：LED灯对环境污染小，没有汞、铅等有害物质。
LED灯节能，相较于传统照明灯在节能方面具有极大的优势。
三、LED照明系统的主要问题尽管LED灯具有很多优点，但它们还是存在一些问题。
其中最为显著的就是光学设计的问题。
1、光学效率低：由于LED芯片只能向前放射光线，因此其光学效率较低。
为了使其能够扩散和聚光，LED灯需要一定的光学器件来加工和处理。
2、光色和光温性能差：LED灯的光色和光温是由它的发热量和反射角度决定的。
因此，如果不加以处理，会导致LED灯的光色和光温不稳定，而且会存在颜色偏差。
3、折射角度范围小：由于LED芯片的尺寸较小，因此LED光束的折射角度相比传统照明灯更小，难以实现不同光角度下的温和光效。
4、光强和照度不均：如果没有进行设计，LED灯的光强和照度会存在差异，这将直接影响LED灯的亮度和照明效果。
LED照明光学系统设计
反射器设计
总结词
反射器用于引导光线向特定方向照射，提高LED照明效率。
详细描述
反射器的设计通常采用具有高反射率的材料制成，如金属或 涂层。通过改变反射器的形状和角度，可以引导光线按照所 需路径传播，减少光的浪费和眩光。反射器与透镜的配合使 用，能够进一步优化照明效果。
散射器设计
总结词
散射器用于改善光线分布，提高照明均匀性和舒适度。
害物质，对环境友好。
响应速度快
LED的点亮响应时间短，可实 现快速开关和调光控制。
安全性高
LED不易损坏，对电压和电流 的变化具有较强的耐受能力， 不易引发火灾等安全事故。
LED照明应用领域
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室内照明
LED可广泛应用于家庭、 办公室、商场等室内场所 的照明。
室外照明
LED也可用于城市景观照 明、道路照明、体育场馆 照明等领域。
颜色光谱
发光效率
LED的发光效率高，电能转化为光能 的效率可达50%以上，远高于传统光 源。
LED发出的光具有特定的颜色光谱， 取决于使用的半导体材料和制造工艺。
LED照明特点
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长寿命
LED的使用寿命长，通常可达 5万小时以上，减少了更换和
维护的频率。
节能环保
LED的能耗低，相比传统光源 可节省大量能源，同时不含有
LED照明光学系统设计
• LED照明基础知识 • LED照明光学系统设计原理 • LED照明光学系统设计要素 • LED照明光学系统优化设计 • LED照明光学系统设计案例分析 • LED照明光学系统发展趋势与挑战
01
LED照明基础知识
LED照明原理
LED照明系统的光学设计与照明控制
LED照明系统的光学设计与照明控制随着科技的不断发展，LED（Light Emitting Diode）照明系统越来越被广泛应用于室内和室外照明领域，具有低能耗、长寿命、环保等优势。
然而，要充分发挥LED照明系统的优势，光学设计和照明控制是至关重要的。
本文将重点介绍LED照明系统的光学设计和照明控制原理，并探讨其在实际应用中的重要性和挑战。
一、LED照明系统的光学设计LED照明系统的光学设计是指对光源的控制和引导，以实现预期的照明效果。
在LED照明系统中，光源是LED芯片，其发光特性和光线分布决定了照明效果的质量和可靠性。
1. 发光特性LED芯片的发光特性包括色温、发光效率、发光角度等。
色温是指光源经过加热后的颜色特性，常用的单位是开尔文（K）。
选择合适的色温可以调整照明系统的色彩和氛围，满足不同场景的需求。
发光效率是指LED芯片将电能转化为光能的效率，高效率的LED芯片可降低能耗和热量产生，延长照明系统的使用寿命。
发光角度是指LED光线的发射方向范围，不同角度的发光角度可以实现不同的照明效果，如聚光、泛光等。
2. 光线分布LED芯片发出的光线需要经过透镜和反射器等光学器件的控制和引导，才能达到预期的照明效果。
透镜是一种能够将光线聚焦或分散的光学器件，通过改变透镜的曲率和形状，可以实现光线的控制和调整。
反射器则是一种能够将光线反射或折射的光学器件，通过反射器的设计和安装，可以改变光线的方向和强度，实现特定的照明要求。
二、LED照明系统的照明控制LED照明系统的照明控制是指通过智能设备和系统，对照明效果进行调节和管理。
照明控制技术可以实现灯光亮度、色温、颜色等参数的调整，满足不同使用场景的需求，并提供舒适的照明环境。
1. 灯光亮度调节灯光亮度调节是照明控制中最基本的功能之一。
通过调整LED芯片的驱动电流或使用调光器等装置，可以实现灯光的亮度调节。
对于不同的使用场景，如办公室、餐厅、剧院等，可以根据需求调节灯光的亮度，提供舒适的视觉体验。
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈LED汽车灯具在汽车行业中得到了广泛应用，其高亮度、长寿命、低功耗等优势使它成为传统汽车灯具的理想替代品。
LED汽车灯具的结构设计和光学设计是决定其性能和效果的关键因素之一。
LED汽车灯具的结构设计主要包括外壳、散热结构和电路设计三个方面。
1. 外壳设计：LED汽车灯具的外壳设计需要考虑防水防尘、抗震抗压等性能要求。
外壳通常采用高强度材料制作，如铝合金、不锈钢等，以确保在复杂的路况下能够保持良好的工作状态。
2. 散热结构设计：由于LED发光过程中会产生大量的热量，LED汽车灯具的散热结构设计尤为重要。
一方面，散热结构能够有效地将LED产生的热量散发出去，保持LED的工作温度；散热结构还可以保护电路和其他关键部件不受过热的影响。
常见的散热结构设计包括散热片、散热鳍片等。
3. 电路设计：LED汽车灯具的电路设计需要考虑供电稳定、防短路、防过载等因素。
电路设计不仅需要满足LED的工作电压和电流要求，还需要考虑到汽车行驶过程中的电磁干扰等因素。
电路设计的好坏直接关系到LED汽车灯具的亮度和寿命。
1. 透镜设计：透镜是LED汽车灯具中起到聚光效果的关键部件，它能够控制光的发散角度和光强度分布。
透镜的设计需要根据汽车灯具的使用场景和要求来确定，比如远光灯和近光灯透镜的设计有所不同。
透镜材料的选择也非常重要，常见的材料有PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PC（聚碳酸酯）等。
2. 光源布局：LED汽车灯具的光源布局需要根据汽车灯具的功能要求和光学特性来设计。
一般来说，LED灯具的光源布局应该均匀且合理，以确保光线能够均匀地照射到道路上。
LED灯具还可以根据需要调整光线的角度，实现更好的照明效果。
LED汽车灯具的光学设计流程一般可以分为以下四个步骤。
1. 光学设计需求确定：根据汽车灯具的使用场景和要求，确定光学设计的基本需求，比如照明距离、照明强度等。
2. 光学元件选型：根据光学设计的需求，选择合适的透镜、反光杯等光学元件。
灯具光学设计在照明方面的应用
灯具光学系统设计在照明节能减排中的作用宋刚王建通用电气照明有限公司上海 201203摘要：本文主要根据照明应用场合的具体情况分析，在灯具光学设计时充分考虑CIE 关于绿色照明的理念和要求，首先选择短弧，高光通或高显色性和高流明维持率的光源，其次采用模块化设计全方位组合不同反射功能的反光罩和遮光罩，控制光的投射方向和光束形状，同时改善照明灯具控光材料的光学性能，提高灯具的光输出效率，降低灯具溢出光及偏射光，减小人工照明形成的天空杂散光，提高照明场合的照明水平和视觉舒适度，控制光污染，节省能源，降低照明成本。
关键词：光学设计（optics design）；照明灯具(luminaire)；绿色照明(green lighting)；溅射光(spill light)；一、引言灯具作为照明单位器件，从功能方面可划分为机械结构及安装系统、电器及照明控制系统和光学照明系统，这三者相互作用，相互依赖，相互交融组成一个完整的灯具。
其中灯具光学照明系统是实现灯具照明功能的终端执行部件，该系统主要包括光源和控光系统，它的工作最终体现灯具的使用性能。
“绿色照明”是一个针对照明场合的要求，它的科学定义为：通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品（电光源、灯用电器附件、灯具、配线器材以及调光和控光器件），改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境并充分体现现代文明的照明。
“绿色照明”是20世纪９０年代初期照明行业提出的一个全新方针，它的出发点是节约能源、保护环境。
实施绿色照明的宗旨是发展和推广高效照明器具，节约照明用电，建立优质、高效、经济、舒适、安全、有益的环境，绿色照明不仅要求节能，还要在满足对照明质量和视觉环境条件的要求下实现节能，因此不能单纯依靠降低照明标准来实现上述目的，而是要提高整个照明系统的节能能力，在同样的照明标准和照明质量下用通过更少的灯具和更低的功率消耗来实现。
照明光学设计
照明光学设计
照明光学设计是一种技术，它利用照明光学原理来保证有效的、可控的照明光源。
它
是由照明设计师和工程师合作完成的，旨在创建舒适而良好的照明环境。
照明光学设计应充分考虑夜晚照明系统的特性，以确保良好的光学质量和使用效率。
它涉及内容包括照明技术、照明源、光学学科、光学设计等。
首先，照明光学设计要考虑照明技术的指标，如发光强度、色温、色度等，以满足不
同的照明需求。
选择适当的光源对于照明设计非常重要，一旦选择不恰当的光源就可能给
视觉效果造成影响。
以满足视觉特定要求，可以考虑普通照明光源、节能灯和 LED 灯等。
其次，光学设计要考虑并确定各种光学核心元素，包括光源、聚光器、穹顶及墙壁系
统等，以及关于光源本身的参数。
对于灯具等外部参数，应考虑其可控性和可用性，以有
效提升照明的性能。
冷却效果也不容忽视，冷却系统的选择能够降低照明设备的热量释放
到外界，并且在确保安全和高光释放效果的同时，显著降低能耗。
此外，照明光学设计中要考虑光照标准特性。
当选择相对较强的照明光源时，要考虑
所在环境中光度之间的相对差异，让照明更加安全、更加均匀。
另外，在照明设计中要考
虑照明反射和衰减特性，以避免过多的照度和可视度损失。
总的来说，照明光学设计是一门技术，它旨在实现有效的、可控的照明环境，满足使
用者对照明技术的安全需求。
照明光学设计技术及其应用研究
照明光学设计技术及其应用研究照明是人类生活中不可或缺的一部分，所有从读书、娱乐、工作到睡眠等日常活动均需要照明。
因此，照明的质量对人们的生活质量非常关键。
为了保证照明的质量，使用高质量的灯具非常重要，而灯具的设计则有赖于照明光学设计技术。
随着计算机技术的发展，人们已经可以使用照明光学设计技术制造出更加优秀的灯具。
这种技术利用了计算机仿真技术，使得照明灯具的设计更加精确、优化，能够更好地满足人们的照明需求。
一般而言，照明光学设计技术的研究包含以下几个方面：首先，光学模型是照明光学设计的基础。
研究者需要对折射、反射、漫反射、散射等现象进行深入研究。
基于这些理论，他们可以通过不断的实验研究来确定不同类型的光学系统的物理特性。
其次，光源的特性和要求是照明光学设计的重要组成部分。
光从不同的角度照射到对象上会产生不同的效果。
因此，在设计中需要考虑不同类型的灯光，例如直射光、散射光和间接光等。
这些因素对于提高照度、减少眩光或者为人类提供舒适的视觉体验非常重要。
第三，人类视觉系统的特性对于照明光学设计非常重要。
虽然人眼能够自适应不同的环境光照度，然而不同心理物理现象也会影响观感质量。
因此，在照明设计时需要考虑人眼视觉对光源色温、色彩均匀性、亮度、对比度、照射角度等因素的感知。
在深入研究了这些因素后，照明光学设计研究可以在实践中进行，利用光学测量设备（例如光度计、色度计和光谱仪等）来检测不同的物理参数。
然后，通过计算机仿真技术来进行数据分析和优化算法，最后获得最佳的照明系统的设计方案。
在应用领域中，照明光学设计技术也得到了广泛的应用。
下面将列举一些实际应用案例。
首先，照明光学设计技术可以应用于室内照明系统的设计。
通过计算机仿真技术，照明系统的设计者可以模拟不同的光场分布来改善室内光照的均匀性和舒适性。
同时，优化算法可以用来计算照明系统中不同灯具的位置和数量、特定的灯具颜色和亮度等因素。
其次，照明光学设计技术可以应用于道路照明系统的设计。
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈LED汽车灯具就是指利用LED光源制作的汽车灯产品，其光源原理基于LED光源的光学特性，比传统的汽车灯具更加节能、环保、寿命更长、效率更高。
设计一款高质量的LED 汽车灯具，需要从结构设计和光学设计两方面入手。
结构设计LED汽车灯具的结构设计非常重要，它关系到产品的外观和整个灯组的稳定性。
一般来说，LED汽车灯具通常由外壳、散热器、电路板、透镜和支架组成。
1. 外壳设计LED汽车灯具的外壳设计是指灯具总体的外形设计、材质选择、安装方式等。
首先，设计师应该根据汽车外观、流线型设计和造型设计选择合适的灯具结构，以达到与汽车外观融为一体的效果。
其次，选用质量优良、确保密封性能良好的材料来制作外壳，以确保产品的防水性和耐用性。
最后，应根据不同汽车厂家的要求制定出不同的安装方式，以保证LED汽车灯具的通用性。
2. 散热器设计LED灯具的使用寿命受到散热的影响较大，因此，在设计LED汽车灯具时，要考虑其散热效果。
可以在灯具内部配置导热的散热器，如铝材散热器、铜管散热器等，以保证LED灯具的散热效果。
3. 透镜设计在LED汽车灯具中，透镜的设计非常关键，它不仅影响到光源的发光效果，还影响到整个灯组的视觉效果。
设计师可以根据LED光源的形状、发光角度、亮度等参数选择适合的透镜结构，以确保光源的发光均匀和效果优异。
光学设计光学设计是LED汽车灯具设计的重要环节，旨在提高LED灯具的光效和亮度。
主要包括光源设计、光学模拟、光学仿真和调试等。
1. 光源设计LED灯具的光源决定了整个产品的光效和亮度，因此，设计师应该选择合适的LED光源以达到预期的效果。
一般来说，LED光源有点光源、线光源和面光源三种类型，设计者可以根据自己的需求选择合适的光源类型。
2. 光学模拟LED汽车灯具的光学模拟是在计算机上进行的，通常使用CAD软件、Solidworks等来完成。
在光学模拟过程中，设计师需要考虑光源的位置、透镜结构和材料、反射面选择和灯具的光学参数等因素，以达到最佳的发光效果。
灯具光学设计岗位职责
灯具光学设计岗位职责灯具光学设计岗位职责主要包括以下几个方面：1. 完成照明系统灯具光学设计。
灯具光学设计是灯具研发过程中的一个重要环节，需要设计师深入了解光学原理和灯具结构，在此基础上进行灯具光学系统的设计。
设计师需要能够使用光学软件进行模拟计算、优化光学系统的亮度、光性、能效等指标，并进行灯具的光学性能测试和实验验证，以确保设计的灯具具有优秀的照明效果和性能指标。
2. 搜集照明市场动向和技术趋势。
设计师需要关注照明行业的发展趋势和技术创新，不断学习新的光学设计技术和灯具结构设计，保持对照明产品最前沿的了解和把握。
同时也需要与销售团队和客户进行沟通，了解市场和客户对灯具光学性能和外观的要求，以便更好地设计出符合市场和客户需求的产品。
3. 参与新产品开发程序。
设计师需要参与新产品的设计开发及实施，按照市场需求、行业标准、技术趋势以及质量控制要求进行灯具光学设计方案确定、灯具结构设计、样机制作及测试验证等工作。
在新产品的开发过程中，需要与产品经理、电气工程师、结构工程师等多个技术领域人员合作，协同完成新产品的开发和推广工作。
4. 进行灯具光学质量控制。
设计师要对灯具产品在生产过程中的光学性能进行质量监控，定期进行外观检查、光度测试和其他性能检测，保证产品的质量符合公司和行业标准要求。
并要在质量问题出现时，及时处理、反馈和改进。
5. 创新灯具光学设计。
灯具设计师需要在灯具光学设计方面寻求不断的创新，探索新的设计思路、采用新的设计方法，不断改进灯具产品的设计。
通过创新性设计，不仅能提升产品的表现和市场竞争力，还能为公司在行业中树立技术领先地位。
总之，灯具光学设计岗位职责广泛，需要设计师具备一定的光学设计和灯具产品知识，以及出色的创新思维、团队协作和质量管理能力，才能从事好灯具光学设计工作。
汽车灯具的光学设计与照明效果优化
汽车灯具的光学设计与照明效果优化在现代社会，汽车已经成为了人们生活中不可或缺的交通工具。
然而，随着汽车行业的不断发展，人们对于汽车照明系统的要求也越来越高。
好的汽车灯具不仅要具备良好的照明效果，还要满足美观、节能等方面的需求。
因此，汽车灯具的光学设计与照明效果优化成为了汽车工程技术领域的热点研究课题。
一、汽车灯具的光学设计光学设计是汽车灯具研发中不可忽视的环节。
它通过优化灯光的反射、折射等物理过程，使得光线能更好地聚焦在道路或者是其他目标物上。
在汽车灯具的光学设计中，常用的方法包括反射法、折射法等。
1. 反射法反射法是一种常用的光学设计方法。
通过合理设计灯具的反射面曲线，可以实现光线的有效反射，提高灯具的照明效果。
在反射法中，不同材质的反射杯也会对光线的反射效果产生影响，因此，在灯具的光学设计中，选择合适的反射材料也是非常重要的。
2. 折射法折射法是通过光线经过灯具表面的折射来实现照明效果的。
灯具的折射率与灯具的照明效果密切相关。
较高的折射率可以使得光线更好地扩散，提高照明的均匀性。
在折射法中，设计合适的灯罩结构也是重要的一环，它能够使得光线朝着需要照明的目标物集中，减少能量损失。
二、照明效果优化除了光学设计外，照明效果的优化也是汽车灯具设计中非常重要的一个方面。
优化照明效果不仅可以提高驾驶者的视野，提升行车安全性，还可以提升汽车的外观美观度。
下面将从照明类型、灯具布局和照明亮度等三个方面介绍如何优化汽车灯具的照明效果。
1. 照明类型根据不同的用途，汽车灯具可以分为远光灯、近光灯、示宽灯、制动灯等。
不同类型的照明需要具备不同的特点。
例如，远光灯需要具备强大的照明能力，以满足在夜间行驶时的远距离照明需求；而近光灯则需要在保证照明效果的同时，不会对前方来车造成干扰。
因此，在汽车灯具的设计中，照明类型的选择与设计要素的协调是非常关键的。
2. 灯具布局灯具布局是指汽车上各个灯具的摆放位置以及数量。
合理的灯具布局可以使得汽车在不同场景下都能达到良好的照明效果。
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈随着科技的不断发展，汽车 LED 灯具的应用越来越普遍。
而作为 LED 汽车灯具中最重要的组成部分，灯具结构设计和光学设计对于灯具的性能和品质具有至关重要的作用。
在本文中，我将就这两个方面进行浅谈。
一、灯具结构设计：灯具结构设计包括灯具整体结构、散热系统、密封系统和固定系统。
不同的灯具结构设计可产生不同的光学效果，较为常见的有以下几种：1. 线束聚光式：主要应用于大灯，聚焦光束向前照明，可提高照明亮度和照射距离。
2. 平面投射式：主要应用于雾灯和转向灯，其光束以舒适的角度散射到一定范围内。
3. 视场广角式：主要应用于增强车辆在夜间和恶劣天气条件下可见性，可配合车身传感器达到人车分离和夜视功能。
4. 全芯片式：主要应用于大型卡车或公交车等车型，具有高照度、多光度等优点，使整个车辆融入璀璨的城市夜景。
除了照明效果，灯具结构设计还应考虑环保要求、安全性、可靠性等方面。
例如，密封性能要求高的灯具应用硅胶密封，而硬度均匀的橡胶密封可保证防水性能。
二、光学设计：光学设计是 LED 汽车灯具的另一个重要方面。
光学设计包括光线聚束、聚光范围、反光杯、光谱、显色指数等方面。
好的光学设计可使LED灯具在照明效果、能源利用、色彩还原等方面取得优秀的表现。
光线聚束：该部分主要负责决定LED灯具发出的光聚焦后的照明效果，可通过反光杯、聚合物透光物等方式进行设计。
聚光范围：，即照明范围，包括直视区域、较高照度区域和较低照度区域。
灯具厂家应考虑使用者的照明需求和尺寸要求，制定合理的聚光范围规范和测试方法。
反光杯：反光杯在LED灯具中是实现不同模式和效果的关键设备。
反光杯的材质、设计、工艺及其他参数均可能影响灯具的照明效果和色彩还原。
光谱：LED灯具的光谱主要包括波长、色温、显色指数等。
波长决定了光的颜色，色温影响视觉效果和舒适度，显色指数影响色彩的还原性。
综上所述，LED 汽车灯具的结构设计和光学设计都是非常关键的。
照明光学设计原理及技巧
照明光学设计原理及技巧
照明光学设计是指基于光学原理和技巧来设计照明系统，以实现高效、均匀、舒适的照明效果。
在进行照明光学设计时，以下是一些重要的原则和技巧：
1. 光的投射与散射：光源发出的光线需要经过适当的反射、折射和散射，以实现所需的光照效果。
通过使用不同材料的反射镜、透镜和衍射元件，可以控制光的方向、强度和分布。
2. 光束的控制：通过使用凸透镜、聚光灯和反射器等光学元件，可以控制光束的聚焦或扩散，以实现需要的照明形式。
例如，聚光灯可以将光束集中到一个特定区域，而反射器则可以将光束扩散到更大的区域。
3. 颜色温度和色彩还原性：照明系统的颜色温度和色彩还原性对于创造舒适的照明体验至关重要。
颜色温度通常通过选择合适的光源来实现，而色彩还原性可以通过光源的CRI（Color Rendering Index）来评估和优化。
4. 照明平衡与均匀性：在设计照明系统时，需要确保光线在被照明区域内的分布均匀且平衡。
通过合理布置灯具、采用适当的光线控制装置和良好的灯具排布，可以实现更均匀的光照效果。
5. 照度和照射度：照度是指单位面积上接收到的光照量，而照射度是指光源发出的光线通过单位面积的强度。
在照明光学设计中，需要根据照明需求和使用环境，合理地选择照度和照射
度的数值。
6. 舒适和节能：照明系统既要满足人眼的舒适感受，又要考虑节能和环保。
通过合理控制照明亮度、色温和照明效果，可以达到提供舒适照明的同时最大限度地减少能源消耗。
照明光学设计是一个综合性的工程领域，需要考虑多个因素并进行合理权衡。
通过掌握照明光学的基本原理和技巧，设计出高效、均匀、舒适的照明系统将变得更加容易。
灯具结构设计必了解资料
灯具结构设计必了解资料灯具结构设计是指在使用灯具的过程中，为了满足照明需求和美观要求，对灯具的外观和内部结构进行设计的过程。
灯具结构设计通常包括外观设计、光学设计、电气设计和机械设计等方面。
了解这些资料对于灯具结构设计的成功非常重要，下面我将详细介绍。
1.外观设计资料：外观设计是灯具产品的第一印象，也是用户选择产品的重要因素之一、了解外观设计资料包括了解传统和现代的灯具外观设计，了解现阶段行业的流行趋势和潮流，了解各种材质和颜色的搭配效果等。
可以通过参观展会、阅读设计杂志和网站来获取相关资料。
2.光学设计资料：光学设计是灯具结构设计中最重要的一环，它关系到灯具的照明效果和光特性。
了解光学设计资料包括了解各种灯具光源的原理和特性，学习光源的选取和配置规则，了解不同反射器的使用效果，了解灯具采用的光学元件和光阻材料等。
可以通过阅读相关的光学专业书籍和光学设计软件的使用说明来获取相关资料。
3.电气设计资料：电气设计是灯具结构设计中至关重要的一部分，它关系到灯具的安全和使用效果。
了解电气设计资料包括了解各种灯具的电气原理和特性，学习电源电压和电流的选择和配置规则，了解灯具电路的设计和接线方式，了解灯具的保护装置和电气测试等。
可以通过阅读相关的电气专业书籍和电气设计标准来获取相关资料。
4.机械设计资料：机械设计是灯具结构设计中的一个重要方面，它关系到灯具的支撑和固定方式。
了解机械设计资料包括了解各种灯具的结构形式和组装方式，学习机械零部件的选取和配置规则，了解灯具的固定方式和可调节机构等。
可以通过阅读相关的机械设计教材和灯具结构设计手册来获取相关资料。
除了上述的四个方面，还有其他一些需要了解的资料，比如灯具的节能性能、环保性能、可靠性能、成本和制造工艺等。
获取这些资料可以通过与行业专家的讨论和交流，参加灯具结构设计的专业培训和研讨会，参观灯具制造企业和灯具工厂等途径。
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈
LED汽车灯具结构设计及光学设计浅谈随着科技的不断进步和发展，LED汽车灯具已经逐渐成为汽车行业的主流产品。
相比传统的卤素灯具或者氙气灯具，LED灯具具有更高的亮度、更低的能耗以及更长的使用寿命。
而LED汽车灯具的设计中，结构设计和光学设计是两个非常重要的方面。
在本文中，我们将浅谈LED汽车灯具结构设计及光学设计的相关内容。
一、LED汽车灯具结构设计LED汽车灯具的结构设计是为了确保LED光源的稳定性和安全性，同时也要兼顾美观和实用性。
在LED汽车灯具结构设计中，主要包括以下几个方面：1. 散热设计LED灯具在工作时会产生一定的热量，因此必须进行合理的散热设计，以确保LED光源能够正常工作并保持长久的使用寿命。
一般来说，LED灯具的散热设计主要通过散热片、散热风扇、散热管等方式来进行，以确保LED灯具在高温环境下依然能够正常工作。
2. 防水设计LED汽车灯具需要在恶劣的环境中工作，因此防水设计也是非常关键的一点。
在LED汽车灯具的结构设计中，需要采用防水密封圈、防水胶等材料，以确保LED灯具能够在潮湿的环境中正常工作，同时也能够延长LED灯具的使用寿命。
3. 结构强度设计4. 安装设计LED汽车灯具的安装设计也是需要考虑的重点之一。
在LED灯具的结构设计中，需要考虑到LED灯具与汽车车身的吻合度、安装方式等问题，以确保LED灯具能够方便快捷地安装到车辆上，并且能够保持稳固。
LED光源发出的光束需要经过透镜进行调控，以获取所需要的光束形状和光束分布。
在LED汽车灯具的光学设计中，需要根据不同的需要采用不同的透镜设计，以确保LED灯具的光束能够达到车辆灯具的要求，同时也能够避免光学散射和光学杂散现象。
3. 光学模拟设计LED汽车灯具的结构设计和光学设计是非常重要的一部分。
合理的结构设计能够确保LED灯具的稳定性和安全性，同时也能够提升LED灯具的实用性和美观性；而合理的光学设计能够确保LED灯具的光束形状和光束分布能够达到车辆灯具的要求，同时也能够提升LED灯具的光学性能。
LED照明灯具与光学系统设计
光线追迹
通过计算光线在光学系统 中的传播路径，确定光束 的形状和光强分布。
光学系统的设计流程
需求分析
光学元件选择
明确光学系统的设计要求，包括光束形状 、光强分布、光线追迹等。
根据需求选择适当的光学元件，如透镜、 反射镜等。
初始结构确定
优化设计
根据需求和光学元件选择，初步确定光学 系统的结构。
通过调整光学元件的参数和位置，优化光 学系统的性能，满足设计要求。
环境影响
评估LED照明灯具和光学系统对环境的影响，如碳排放和资源消耗。
THANKS
感谢观看
05
LED照明灯具与光学系统的制造工艺
LED芯片的制造工艺
芯片外延生长
在单晶衬底上生长出LED芯片的基础结构。
刻蚀与切割
将外延片加工成独立的LED芯片。
表面处理
清洗、镀膜等，以提高芯片的光电性能。
质量检测
对芯片进行电学、光学性能检测，确保质量 合格。
LED封装工艺
固晶
将LED芯片固定在支架上。
06
LED照明灯具与光学系统的性能测试
与评价
LED照明灯具的性能测试与评价
发光效率
测量LED照明灯具发出的光通量 与输入功率之比，以评估其发光
效率。
色温与显色指数
评估LED照明灯具发出的光的颜 色和真实度，以及在不同色温下
的表现。
寿命与可靠性
通过加速老化测试，评估LED照 明灯具的寿命和可靠性。
透镜
用于控制光线的方向和形状，实现 所需的照明效果。
03
02
反光碗
用于反射和扩散光线，提高照明效 果。
灯罩
保护灯具免受外界损害，同时起到 装饰作用。
灯具设计光学基础知识点
灯具设计光学基础知识点灯具设计是一门综合性的学科，它结合了工程技术、光学原理和设计美学等多个领域的知识。
在灯具设计中，光学基础知识是非常重要的一部分，它涉及到光的特性、传播规律和应用原理等方面。
本文将介绍灯具设计中的一些光学基础知识点。
一、光的特性光的特性包括光的波动性和光的粒子性两个方面。
光的波动性是指光具有波动的特性，它可以通过波长、频率和振幅等来描述。
光的粒子性是指光可以看作是由光子（光的基本粒子）组成的粒子流，表现出粒子的特性，比如能量的量子化和光子的散射等。
二、光的传播规律光的传播规律是指光在空间中传播的方式和规律。
光的传播方式有直线传播和弯曲传播两种。
在空气等均匀介质中，光是直线传播的；而在介质界面处，光线会发生反射和折射，从而出现弯曲的传播路径。
光的传播规律可以用光的折射定律和反射定律来描述，它们分别是“入射角等于折射角”和“入射角等于反射角”。
三、光的反射和折射光的反射是指光线遇到介质表面时发生反射，改变传播方向的现象。
光的反射可以分为漫反射和镜面反射两种。
漫反射是指光线在不规则表面上发生反射，光线向各个方向散射；而镜面反射是指光线在光滑表面上发生反射，光线按照入射角等于反射角的规律反射。
光的折射是指光线从一种介质传播到另一种介质时发生偏折的现象。
光的折射是由于光在不同介质中传播速度不同造成的，根据光的折射定律，光线在折射界面上的入射角和折射角之间存在一定的关系。
四、光的衍射和干涉光的衍射是指当光线通过一个缝隙或者绕过遮挡物时发生偏转的现象。
光的衍射是光的波动性质的表现，它的具体表现形式取决于入射光线的波长和缝隙的大小。
光的干涉是指两束或多束光线相交时产生干涉现象的过程。
光的干涉是光的波动性质的表现，它的具体表现形式取决于光线的相位差和光线的波长。
五、光的折射率和色散光的折射率是介质对光的折射能力的度量。
不同的介质具有不同的折射率，它决定了光在介质中传播的速度和方向。
光的折射率可以通过折射定律来计算，也可以通过光的速度来计算。
“翔的动力灯具光学设计
“翔的动力灯具光学设计现在回想起来，“翔”的获奖实际上是对灯具光学设计数十年来不被重视和我们多年工作的最好补偿。
尽管十几年来中国照明的发展非常迅猛，但灯具的光学性能一直没有得到足够的关注。
对于照明而言，灯具是完成并得到良好照明质量的必要器具。
在充分利用的同时控制光线是灯具设计的主要使命。
灯具的发展在质的方面解决了空间亮度的合理分布、合适的亮度对比。
限制了眩光及和谐的色彩组成等问题，在量的方面大大提高了照度水平。
对于照明设计师来说灯具最重要的就是它的照明作用，不同的场合对照明的要求是不同的，只有熟悉具体的照明要求才能选择和使用好灯具。
同样灯具的设计者必须熟悉、了解并且掌握各类照明场所的基本要求和标准，才能设计出合理、优质的灯具。
两年前郑见伟找到我，专门和我提起奥运中心区的灯具需要做最好的光学设计，以引领国内企业对灯具光学性能的重视。
这正是我期待许久的召唤。
随后我们光学设计团队就加入了郑见伟的照明设计团队和柳教授的工业设计团队中去。
“翔”是其中最重要的一款灯具。
身处奥运中心区的重要位置，“翔”的照明作用非常突出，而给我们的挑战非常巨大：每个灯要尽可能均匀的照亮60m60m的区域，而灯高不能超过12m。
柳教授的团队发挥了惊人的创作欲望，而我们也不约而同的相中了“翔”的外观。
但正是“翔”的外观的苛刻要求，留给我们设计反射器的空间非常之小。
更为困难的是，当“翔”的设计方案最终确认时，留给我们设计放样的时间已经不多了。
而且“翔”的总数不多，尽管厂家很努力的去做，但是为这十多个灯全部开模仍不现实。
在仔细考察了工厂设备和人员能力后我们仍然决定为了确保最终效果，要从生产实际出发来做设计。
在照明需求和外观限制下，我们首先找到了符合要求的最小可用光源也说服厂家克服其代理品牌的限制来采用此光源。
随后根据其设备条件用折弯就能做的窄条来作反射器母线。
尽管这数十倍的增加了设计的计算量，但在ASAP软件的帮助下，我们还是顺利得到了一条满意的曲线。
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渐开线的反射光路 从圆的切线反射器内侧射向反射面的光线都 被反射到另一个侧面而射出反射器,并没有反射光 回到光源被自身被挡. 图中的红线都是圆 的切线,就是曲线的 法线. 反射光线用颜色示 之,如蓝色的光线都能 射出去.
圆渐开线的计算
2.扩散材料 光线被该材料扩散,原光束角度增大.采 用两面之间光通量互换的方法进行.目前 在漫反射材料之间的光通量互换有现成 的公式可查到. 漫反射材料的反射 比ρ,出光度M,亮度L和 照度E有下面的关系: L=M/π=E· ρ/ π
对余弦分布的光源来说,ΔΦ的计算如下: ΔΦ= Φ Δc=∫∫I0sinγ· sinγdγdc
π
= ∫ dc ∫ I0sin2γ dγ=(πΔc/2) · I0
0
括号中的内容代表上页表式中 的K. 若以Δc=100代入, Φ Δ10=0.274 ·0 I K= 0.274 若Δc=50, K=0.137.
一致,就修改原来的面形,逐步逼近. (2)逆行光路法 根据需要的配光曲线的形状,那些角度上光线少 那些光线多,那么,从少光线的 角度上入射光线的话,一定被 折射材料反射出来(进不去). 而多的部分就全部应进去,因 此设计就倒过来做,从灯具的 外部开始,选择若干条有代表 性的光线,看怎样阻挡/畅通光 00方向无光线 线,从光路上最终得到曲面. 进入灯腔内
效果
用途
近轴光线的反射光是平 行光,离轴越远光越扩散. 用R大的来产生平行光, 用R小的产生扩散光
收集并反射光 扩散光线 线
集光源光线提高 利用效率
少见
(2)抛物线
到一定点(焦点)和一定直线 （凖线）距离相同的点的轨迹. 因此很容易作图.
光源位置
置于焦 点
焦点内 外
扩散,有黑 心，热量 分布不同
效果
二.光学设计的基本原理 1.能量守恒原理
1单位 X
η
= η 单位
η包括:反射器吸收:反射比ρ; 前玻璃片的吸收:透过比τ; 光源的挡光造成的损失:α.
与η有关的因素
符号 名称 含义
与之有关的 因素
图示
1
1
ρ
τ
反射 比
反射面的反 反射面材 射损失 料和处理
两个玻璃面 材料,形状 的反射损失 和折射率 加玻璃内的 吸收τ’ 光源在光学 光源大小,透 腔中的遮挡 明度,反射器 引起的损失 的设计
2)反射材料
用反射材料做成反射器来改变光线光路是当前最普 遍､最价廉和最实用的控光元件.可以说,绝大多数的配 光曲线都能由一个或数个来完成,仅仅是由于它的外观 和发光后灯的光感差于折射材料做成的控光器件而在 高档场所受到排斥. 根据配光的需要有不同的
曲线于之适应,其中有四条圆锥
截线(圆､抛物线､双曲线和椭圆) 是最典型和最常用的反射面的
椭圆的直角坐标方程: x2/a2+y2/b2=1 极坐标方程: ρ=l/(1+e cos θ) 偏心率e=c/a, 及l=a(1-e2)=b2/a, 在已知θmax和αmax的情况下,偏心率的求得有: e=sin(θmax - α max)/(sinθ max +sinα max )
(5)渐开线 封闭的曲线都有渐开线,在反射器中用得 最多的是圆渐开线. 将一根环绕一个圆的绳索拉开,其线端 划出的弧线就是圆渐开线. 制作方法是先将圆等角度细分,得相等 的弧长,在各个分割 点上作切线,将切线 的长度等于相应的 弧长即可.
产生平 行光
仅点光源置于焦点上后才能产生 平行光线,光源的体积越大,光线 越扩散.
(3)双曲线 到两定点距离之差为常数(K)的点的轨迹.有 Mf1-Mf2=K 点光源置于一个定点上, 反射光线呈扩散状. 光源的体积影响光束 的扩散(增大扩散角). 特点:反射光线不相 交,因此前方没有热点, 对保护玻璃有利. 缺点:包角较小,光源 光通量的利用率较低.
4.扇形立体 上述的内容是普遍适用的规律,在柱面反射器中 引入扇形立体就更实用. 直线状光源沿轴线方向的两面角Δc中的光通量 Δ Φ有 Δ Φ=K·I0 I0:两边界面内的中值光强 K:常数,与Δ c的大小和发光 体在沿轴平面内的配光形状 有关,即K=f(Δ c,I(γ)). K有类似立体角ω的意义, 称作扇形立体.
三.光学设计的基本手法 1.光线光路材料 此材料采用镜面的反射材料和透明的折射材 料.光线的行进方式符合反射定律和折射定律, 用光线光路进行计算和予测配光曲线.对反射和 折射材料的计算手法有所不同. 1)折射材料 (1)顺行光路法:从光 源作为起始,发出光线,计 算在材料中的路径和损 失,前者了解透出光线的 方向,后者得到该光线的 强度,两者结合,得到配光 分布.如与需要的配光不
ρ
ρ ρ τ
透射 比
α
吸收
2.等亮度原理 光源的亮度L在反射面的反射比ρ=1和透射面的 透射比τ=1的过程中亮度不变. 若不等于1的话,光源亮度减低ρ或τ,即不会增加, 只会减少.不能用什么光学系统来增加亮度。 L’= ρL或L’= τL
L L’ L’
L’
L
3.微元立体角内光通量的传递(光强计算) 1)光学设计的基本目的是计算出射光线的光强 分布; 2)出射光线的光自 dΦ’ 来自反射面上某一 dωc,γ 面元ds上反射的光 通量dΦ’的贡献; 3)而ds上的光线来 自光源射向该面元 dωθ,φ 的光通量dΦ.
28WT5灯管的光通量与环境温度的关系图 T5灯管最大光通量在35°C; T8灯管最大光通量在25 °C.
3)在得到需要的配光曲线情况下眩光最小; 光强I=L(反射面亮度)X投影面积S
2 = 1+1 所以I相同. 视见的是平均亮度B=I/S’,S’是光斑的总面积, 含不闪亮的被包围部分,因为S’>S,所以 B= I/S’<I/S=L
图中,从光源射向反射器的光线f P的角 度是θ和φ,分别代表纬度角和经度角;从反 射器中射出的光线PQ的角度C 和γ,分别 代表经度角和纬度角.
7)光源平均亮度
反射器出射光强I的计算 都用I=L’· 0cosθ,即闪亮的投 S 影面积S0cosθ乘以闪亮面上 的亮度L’.L’就是光源亮度L 乘以反射比ρ,因此必须知道 光源的亮度. 探照灯的光强I= ρ LS0cosθ 实际上发光体的亮度是各处都不同,为了比较和计算,现 大多取平均亮度,用Ĺ . Ĺ=I/S0cosθ I是观察方向上的光强,S0是实际面积,S0cos θ是投影面积. 然后,在样本上往往只知道光源的光通量,此时的平均亮 度的计算都基于发光面具有漫射(漫反射或漫透射)特性为 前提.
双曲线的表式: x2/a2-y2/b2=1, 偏心率e=c/a, l=a(e2-1)=b2/a, 用极坐标表式:ρ=l/(1-e cosθ) 在已知θmax和αmax的情况下, e用下式求得: e=sin(θ max +α max)/(sinθ max -sinα max)
(4)椭圆 到两定点之间的距离之和等于常数(K)的点的 轨迹.有Mf1+Mf2=K.将点光源 置于一个焦点上,反 射的光线会在另一 个焦点会聚后再发 散,形成扩散光线. 缺点:反射光线在 灯的前方会聚,对保 护玻璃不利. 优点:反射器的包角大,利用光源的光通量多.
将前面两个图连在一起后有下图,射向ds微 元的光通量dΦ来自微立体角元dωθ,φ,反射 后的光通量为dΦ*,反射后的微立体角元 为d ωc,γ.从而求得光强I c,γ见后.
出射光线的光强Ic,γ可表达为: Ic,γ=dΦ’/ dωc,γ 其中dΦ’=ρ· dΦ ,而dΦ=Iθ,φdωθ,φ 有出射光强Ic,γ= ρ· Iθ,φdωθ,φ/dωc,γ 其中, dωθ,φ=sinθdθdφ dωc,γ= sinγdγdc 最后得Ic,γ的表式: Ic,γ = ρ· Iθ,φ sinθdθdφ/sinγdγdc
5)在得到需要的配光曲线情况下加工最简 单 下图中产生同样配光形状的两个汽车 前大灯,一个用反射器加条状透镜,另一 个只用一个反射器就满足配光要求,显 然后者简洁漂亮,有现代气息.
3.有关的术语 1)母线:形成反射器的主要特征曲线,主要的光学 设计都环绕着它进行. 母线的数量随不同形式的反射器而不同. 2)旋转对称反射器 用一条母线绕一轴旋 转而生成的一个曲面. 3)柱面反射器 一条母线沿一轴线 平移后再加上两个侧板 后组成.分有一个和两个 对称面的两种.
具有余弦配光的光源光通量Φ与轴向光强I0 (1)对平板光源 Φ=πI0, (2)对直线状光源 Φ=π2I0,
如计算T5灯管的平均亮度: 已知T5 28W的光通量是2900lm,灯管 直径16mm,长度1.15m. 轴向光强I0=2900/π2=294cd. Ĺ= I0/1.15/0.016=15978 cd/m2 对T8：直径26mm,长度1.2m，光通量是 2500（54），2700（33），三基色 3350lm，亮度分别是6500，7021和8712 cd/m2。
曲线.
圆滑曲线
折线段
用反射材料制成的反射器不一定是圆滑曲线,特别在 当前,为了减少被照面上的光斑和使产品更有冲动的感 觉(更有冲击力),已向折线反射器的方向在变化.
(1)圆
圆是一种收集光线和扩散光线的反射器,单个使用的 不多见.下面比较光源置于不同位置上后的结果. 圆心和反射面之间 圆心 圆心以外 光源位 置
为了说明上述内容有下照片: 该灯具的反射器的下 方有六角龟板,作用有 二: (1)增大闪亮点的覆盖 面积,降低平均亮度; (2)在相同配光的前提 下,增加外形美观;
4)在得到需要的配光曲线情况下外观最好 看,有现代产品的韵味 在一个工厂照明灯 上加上适当的透光棱镜 罩,既好看又增加了上 射光通,提高了空间的 环境亮度和照明质量. 下方的龟板面和出光口 面上的玻璃又增加了美 观减少了眩光.
光输出比和灯具效率
(1)欧洲称光输出比,美国称灯具效率; (2)数值上等于:灯具光输出/裸光源的光输出; (3)按效率的涵义,灯具内光源的光输出应该与 裸光源的光输出相同时才称效率; (4)实际上灯具内光源发出的光通量往往大于裸 光源的光通量.