面光源的光学设计基础知识
光学设计中必备的理论基础
用
代入物像位置关系式
同时还可得到以下两个关系式：
• 物平面以细光束经球面所成的像 1 ． 物平面以细小光束成像
细光束， A—— 》 A' 完善成像 同心球面 A1A A2—— 》曲面 A1'A'A2' 完善成像 由公式， l 变小， l ' 也变小，平面 B1AB2—— 》曲面 B1'A'B2' 不再是平面：像面弯曲
由
得
j 为拉氏不变量，它是表征光学系统性能的重要参数
§ 2-4 反射球面 —— 球面镜 返回本章要点
反射是折射当n'=-n的特殊情况 一．物像公式
由 n'=－n 得
球面镜的光焦度为
二．焦距
f '=f 且与 r 同号。
凹面镜 f’<0 为实焦
点
三 、放大率与拉氏不变量
三种放大率
凸面镜
f’>0 为虚焦 点
对某一环带
称消色差
色差曲线可以画成
形式或
形式，大多数软件是将三种色光球差曲
线画在一起，以主色光像面为基准，称三色球差曲线。 返回本章要点
设
，若对 0.7 带光消色差，则有
本图形由软件 GA 画出
想一想：在消色差环带，F 光与 C 光像点重合，它们能否与 d 光像点重合？为什么？ 位置色差是对两种色光而言，在某孔径带校正了位置色差后，两种色光像点与主色光的像点之间的距离称 二级光谱。
• 摄影光学系统的焦距、相对孔径与视场 返回
焦距
远处
决定像的大小： 近处
大视场小：特写镜头，远摄镜头 小视场大：全景镜头，广角镜头
与像面照度有关
大：强光镜头
相对孔径
灯具光学原理知识点总结
灯具光学原理知识点总结灯具光学原理是指光学系统中硝和光的传播、聚敛和转换规律，是指导灯具设计和应用的重要基础。
了解光学原理不仅有助于提高灯具的设计性能，而且对于正确使用和维护灯具也有着重要的指导作用。
本文将通过介绍灯具光学原理的相关知识点，来帮助大家更好地了解灯具的光学特性。
1. 光的传播和衍射光是一种电磁波，具有波粒二象性，可以在真空和介质中传播。
在介质中传播时，光波会产生折射现象，即沿直线传播的光波在介质中遇到另一种介质时，会改变传播方向。
在某些情况下，光波会发生衍射现象，即光波在通过狭缝或物体边缘时出现弯曲和分散。
在灯具设计中，我们需要考虑光的传播和衍射对于光束的聚敛和扩散影响。
通过合理设计反射器和透镜等光学元件，可以实现对光束的控制和调节，以满足不同需求的照明效果。
2. 反射和折射反射是指光波在遇到不同介质界面时，一部分光波被折射，一部分光波被反射。
反射可以分为镜面反射和漫反射两种。
镜面反射是指光波在光滑表面上的反射，反射光线遵循入射角等于反射角的规律；漫反射是指光波在粗糙表面上的反射，反射光线会向各个方向散射。
折射是指光波穿过介质界面时，由于介质折射率的差异而改变传播方向。
根据折射定律，入射角、折射角和介质折射率之间存在一定的关系。
在灯具设计中，我们可以通过选择合适的材料和表面处理方式，来实现对反射和折射的调控，以提高灯具的照明效果。
3. 光的色散和频谱光的色散是指不同波长的光在通过介质时，由于折射率与波长的相关性，导致不同波长的光以不同程度折射，从而产生色散现象。
光的频谱是指光波的频率分布和强度分布。
通过光的色散和频谱分析，我们可以了解不同波长的光在聚焦、衍射和干涉等现象中的特性。
在照明设计中，我们需要考虑光的色散和频谱对于照明效果的影响。
例如，在色彩还原方面，我们需要选择合适的光源和滤光材料，以实现对光的色彩分布的调整和控制。
4. 光的干涉和衍射干涉是指两道或多道相干光波叠加在一起时，产生交替增强和消除的现象。
光学体系知识点梳理总结
光学体系知识点梳理总结一、光学基础知识1. 光的本质光是电磁波的一种，是一种由电场和磁场交替而成的波动现象。
光是由光源发出，经过介质传播，最终影响我们的视觉系统。
2. 光的特性（1）波动特性：光具有波动性，可以表现为干涉、衍射、偏振等现象。
（2）微粒特性：光也具有微粒性，可以用光子模型解释光电效应、康普顿效应等现象。
3. 光的传播（1）直线传播：在均匀介质中，光沿着直线传播，遵循光的直线传播定律。
（2）折射现象：当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象，遵循折射定律。
（3）反射现象：当光线从介质表面反射时，遵循反射定律。
4. 光的颜色白光是由所有可见光波长组成的，当光通过色散介质时，不同波长的光会按不同程度发生偏折，从而产生色散现象。
5. 光学仪器（1）凸透镜：透镜是一种光学元件，可以将平行入射的光线聚焦或发散。
（2）凹透镜：凹透镜同样可以将平行入射的光线聚焦或发散，与凸透镜形成对称。
（3）棱镜：通过对光的折射和衍射，可以实现光的分光和复合。
二、光学成像1. 成像原理成像是光学系统中非常重要的一部分，成像原理是指当物体放在一定位置时，通过透镜、镜面等光学元件可以在另一位置产生与实物相似的像。
2. 透镜成像透镜成像是指通过透镜实现对物体的成像，分为凸透镜和凹透镜成像。
3. 成像公式成像公式是描述透镜成像的数学关系式，可以根据物距、像距、焦距等参数计算成像的位置和大小。
4. 像的性质像的性质包括实像与虚像、正像与负像、放大与缩小等，是成像过程中需要了解的重要内容。
5. 透镜组成像透镜组成像是指通过不同透镜的组合实现对物体的成像，常见的透镜组包括双凸透镜组、凹凸透镜组等。
6. 成像畸变（1）球差：由于透镜的非理想性，会出现球差现象，导致成像的模糊和色差。
（2）色差：不同波长的光经过透镜时折射角度不同，会导致色差现象，影响成像的清晰度。
三、光学仪器1. 望远镜望远镜是一种基于透镜或镜面的光学仪器，可以放大远处物体的像，包括折射望远镜和反射望远镜。
光学基础知识详细版
光学基础知识详细版一、光的本质光是一种电磁波，是自然界中的一种能量传递形式。
光的本质可以通过波动理论和粒子理论来解释。
波动理论认为光是一种波动现象，具有波长、频率、振幅等特性；粒子理论则认为光是由光子组成的，光子是光的能量载体。
二、光的传播光在真空中的传播速度是恒定的，约为299,792,458米/秒。
光在不同介质中的传播速度不同，这是由于介质的折射率不同所致。
当光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即光线方向发生改变。
三、光的反射和折射光的反射是指光线在遇到界面时，按照一定规律返回原介质的现象。
光的折射是指光线在通过两种不同介质的界面时，传播方向发生改变的现象。
光的反射和折射遵循斯涅尔定律，即入射角和折射角满足一定的关系。
四、光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相遇时，由于光波的叠加，形成新的光强分布的现象。
光的衍射是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，发生弯曲并绕过障碍物传播的现象。
五、光的偏振光的偏振是指光波的振动方向具有一定的规律性。
自然光是由无数个振动方向不同的光波组成的，因此不具有偏振性。
当光波通过某些特殊材料或经过反射、折射等过程后，可以形成具有一定偏振性的光波。
六、光的吸收和发射光的吸收是指光波在传播过程中，能量被物质吸收的现象。
光的发射是指物质在吸收光能后，以光波的形式释放能量的现象。
光的吸收和发射遵循一定的规律，如光的吸收强度与光的频率有关，光的发射强度与物质的性质有关。
七、光的成像光的成像是指利用光学系统（如透镜、反射镜等）使物体发出的光波或反射的光波在另一位置形成实像或虚像的过程。
光的成像原理是光的折射和反射现象，通过光学系统可以实现对物体形状、大小、位置的观察和研究。
八、光的测量光的测量是光学研究中的重要内容，主要包括光强、光强分布、波长、频率、相位等参数的测量。
光的测量方法有直接测量和间接测量两种，直接测量是通过光学仪器直接测量光波参数，间接测量是通过测量光波与物质相互作用的结果来推算光波参数。
照明基础必学知识点
照明基础必学知识点1. 光的本质：光是一种电磁辐射，具有波粒二象性，在空气中的速度约为每秒30万公里。
2. 白光与彩色光：白光是由各种波长的光混合形成的，而彩色光是指特定波长范围内的光，如红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等。
3. 光的三基色：在彩色光中，红、绿、蓝被称为光的三基色，它们可以组合形成各种其他颜色。
4. 光的反射：光遇到物体时，部分光线会被物体表面反射回来，我们通过反射的光线才能看到物体。
5. 光的折射：光从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象。
光线在折射时会改变传播方向，并且光在不同介质中的传播速度也会改变。
6. 光的传播方式：光可以直线传播，也可以经过反射、折射等方式传播。
7. 光的衍射：当光经过一个小孔或物体边缘时，会出现衍射现象，即光的弯曲和扩散。
8. 光的干涉：当两束或多束光线重叠在一起时，会出现干涉现象，干涉可以产生明暗条纹。
9. 光的色散：当白光通过一种介质时，不同波长的光会因为折射率的不同而发生偏折，从而产生彩虹色的现象。
10. 光的强度和亮度：光的强度指的是光的辐射能力，亮度指的是人眼感知到的光的明暗程度。
11. 光源的分类：光源可以分为自然光源和人工光源。
常见的自然光源有太阳和火焰，常见的人工光源有灯泡、荧光灯、LED等。
12. 光的色温：光源的色温是指光源发出的光线的颜色，常用单位为开尔文（K），冷色调的光源色温较高，暖色调的光源色温较低。
13. 光的强度衡量：光的强度可以通过光通量和光照度来衡量，光通量单位为流明（lm），光照度单位为勒克斯（lx）。
14. 光的色彩表示：光的色彩可以通过RGB（红绿蓝）或CMYK（青、品红、黄、黑）等颜色空间来表示。
15. 光的效果：光的效果常常可以利用透镜、反射器等光学元件来实现，如聚光、扩散、聚束等。
这些基础知识点是照明领域中常见且重要的内容，在学习和理解照明原理和应用时，对于工程设计、灯具选择、照明效果评估等方面都具有指导作用。
圆形面光源
圆形面光源圆形面光源是一种广泛应用于光学、照明、显示等领域的光源。
它具有独特的光学特性和优越的性能，为各种应用场景提供了理想的照明解决方案。
本文将对圆形面光源的结构、原理、特点及其应用进行详细介绍。
首先，我们来了解一下圆形面光源的基本结构。
圆形面光源主要由光源、反射镜和透镜组成。
光源是发光的核心部分，可以是白炽灯、荧光灯、LED 等不同类型的光源。
反射镜的作用是将光源发出的光线聚焦到一个平面上，形成一个均匀的圆形光斑。
透镜则用于调整光斑的大小和形状，以满足不同应用场景的需求。
接下来，我们来探讨一下圆形面光源的工作原理。
当光源发出光线时，光线会沿着各个方向传播。
反射镜的作用是将光线聚焦到一个平面上，形成一个均匀的圆形光斑。
透镜则用于调整光斑的大小和形状，以满足不同应用场景的需求。
通过合理设计反射镜和透镜的形状和位置，可以实现对圆形面光源的精确控制，使其满足各种特定的照明需求。
圆形面光源具有许多优点。
首先，它具有高亮度和均匀性。
由于光线经过反射镜和透镜的聚焦，圆形面光源可以产生一个非常均匀的光斑，使得照明效果更加理想。
其次，圆形面光源具有较高的色温稳定性。
这意味着在不同的环境和使用条件下，圆形面光源的色温变化较小，有助于保证照明质量的稳定性。
此外，圆形面光源还具有较长的使用寿命和较低的能耗，使其在各种应用场景中具有较高的性价比。
圆形面光源在许多领域都有广泛的应用。
在光学实验中，圆形面光源可以提供稳定的照明条件，有助于提高实验的准确性和可靠性。
在照明设计中，圆形面光源可以用于各种场景的照明，如家庭、办公室、商场等，提供舒适、美观的照明效果。
在显示技术中，圆形面光源可以用于液晶显示器、有机发光二极管（OLED）显示器等设备，提供高质量的显示效果。
此外，圆形面光源还可以应用于医疗、工业检测、舞台照明等领域，满足各种特定需求。
照明基础知识
照明基础知识一、光学基本知识1. 光的本质光的本质是一种电磁波，其波长范围广泛。
能够引起视觉反应的光被称为“可见光”，其波长在380-780纳米之间，是电磁辐射光谱中的一小部分。
不可见光如红外线、紫外线等，则因其波长超出此范围而无法被肉眼直接感知。
2. 光通量光通量是衡量光源输出可见光量的总和，是光源发光能力的指标。
它表示发光体每秒所发出的可见光量，单位为流明（lm）。
3. 光效与发光强度光效即发光效率，是电光源将电能转化为光的能力，以流明每瓦（lm/w）为单位。
发光强度（光强）则是指发光体在特定方向单位立体角内所发射的光通量，常用坎德拉（cd）来表示。
4. 照度与亮度照度是表征被照面上接收光的强弱，即被照面单位面积上接收的光通量，单位为勒克斯（Lux）或流明平方米（lm/㎡）。
而亮度则是指光源在某一方向上的单位投影面在单位立体角中反射光的数量，单位为坎德拉每平方米（cd/㎡）或坎德拉每平方厘米（cd/cm²）。
5. 眩光与光束角眩光是指视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比造成的视觉不舒适感。
光束角则是射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角。
6. 其他重要概念●功率因素：电路中有用功率与实际功率之间的比值，影响电网的平衡度和无功损耗。
●频闪效应：电感式荧光灯随电压电流周期性变化，光通量也周期性变化，导致视觉不舒适。
●平均寿命与经济寿命：衡量光源使用寿命的指标，分别考虑光源损坏和光束输出衰减的情况。
●显色性：光源对物体颜色的呈现能力，以显色指数（Ra）表示，高显色性光源能更真实地还原物体颜色。
●色温：光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度即为该光源的色温，以开尔文（K）为单位。
二、照明工作原理照明的基础是光源产生光线并将其传播至需要照明的区域。
照明工作原理主要包括以下几个环节：1.光源产生光线：光源可以是自然的（如太阳、星星）或人工的（如灯泡、LED）。
光学设计知识点总结
光学设计知识点总结光学设计是一门研究和应用光学知识的学科，主要涉及光学设备的设计、优化和评估。
在光学设计过程中，我们需要掌握一些基本的知识点，以便能够准确地进行设计和分析。
本文将对几个重要的光学设计知识点进行总结，并进行适当的拓展。
一、光学成像理论在光学设计中，了解光学成像理论是非常重要的。
光学成像理论主要研究光线在透镜、反射镜等光学元件上的传播、折射和反射规律，以及成像的原理和条件。
其中，光的折射定律和瑞利准则是常用的理论基础。
此外，了解成像的质量评价指标，如分辨率、畸变和像差等也是必不可少的。
二、透镜设计透镜是光学系统中常用的一种光学元件，它能够将光线聚焦或发散。
在透镜设计过程中，需要了解透镜的基本参数，如焦距、孔径和曲率等，并掌握透镜成像的基本规律。
此外，透镜设计还需要考虑透射损耗、散射和吸收等因素，并进行适当的优化以达到设计要求。
三、光学系统设计光学系统是由多个光学元件组成，能够完成特定的光学功能。
在光学系统设计中，需要考虑光学元件的数量、排列和参数，以及它们之间的光学联系。
此外，还需要考虑系统的光学性能，如分辨率、聚焦误差和系统灵敏度等。
光学系统设计还可包括光源的选择和波前调控等方面。
四、光学材料选择在光学设计中，光学材料的选择对于系统的性能和成本起着至关重要的作用。
不同的光学材料有不同的折射率、色散性质和光学损耗等特点。
因此，了解各种光学材料的特性，并能够根据设计要求选择适合的材料是非常重要的。
此外，还需考虑光学材料的加工性能和稳定性等因素。
五、光学模拟与优化光学模拟和优化是光学设计过程中不可或缺的步骤。
通过光学模拟软件，可以对光学系统的性能进行预测和分析。
常用的光学模拟软件有Zemax、Code V等。
在模拟过程中，需要设置光学元件的参数、材料和光源等，并进行光学性能的评估。
根据模拟结果，可以进行后续的优化设计，以满足特定的需求。
光学设计是一门重要而复杂的学科，涉及的知识点广泛而深入。
照明光学设计基础知识
视见函数 • 把人眼对黄光的视觉灵敏度作为基准，其 它色光的视觉灵敏度与黄光的视觉灵敏度 相比，得出各种色光的相对视觉灵敏度， 称为视见函数，用V(λ)表示。 把人眼最灵敏波长（λ=555nm）的视见函数 规定为1，即V(555)=1 V(λ)≤1 不同人在不同观察条件下的视觉函数略有差 别
• 如图示是光强分布曲线，此图对应灯具示意图中 过原点yoz平面光强分布图 • 光强最大值为0.17cd • 光束角 θ 为120度。（光强半强所覆盖的范围）
• 做为照明工程设计人员应该知道亮度学和照度学 的分别为：前者是研究一个光源的发光特性，后 者为被照物体的光照特性；前者的物理量有光通 量（单位：lm）、发光强度（单位：cd描述点光 源）亮度（单位：cd/m2描述面光源）后者的物理 量为照度（单位：lux) • 辐射度学可作为了解。
S O
r
S 2 r
立体角单位：以锥顶为球心，以r为半径作
一圆球，若锥面在原球上所截出的面积等于r2， 则该立体角为一个“球面度”（sr）。
整个球面的面积为4π r2, 对于整个空间有
4r 2 4 r
2
即整个空间等于4 π球面度
• 立体角是平面角向三维空间的推广。在二 维空间，2π角度覆盖整个单位圆。 • 在三维空间， 4π的球面度立体角覆盖整个 单位球面。
按照反射定律在介面上全部被反射回原介质 对应于sin I ' 1的入射角 I 被称为临界角 记为 I m ,可知
n' sin I m n
全反射的两个条件： （1）光密到光疏介质； （2）入射角大于临界角； 全反射的应用：
（1）制成各种全反射棱镜，用于折转光路，代 替平面反射镜。 （2）制造光导纤维。 （3）照明光学中制造 全反射透镜。
光源光学知识点总结大全
光源光学知识点总结大全光源光学是研究光的发散、汇聚和转换的一门学科，其研究内容包括光源的特性、光的传播和成像原理等。
在现代科学技术中，光源光学的应用十分广泛，如光学仪器、光通信、图像处理等领域都离不开光源光学的理论和技术支持。
本文将对光源光学的基本知识点进行总结，希望能够为读者提供一些参考和帮助。
一、光源的特性1. 光源的发散特性光源的发散特性是指光源发出的光线在空间中的扩散程度。
通常来说，光源发散角越大，光线扩散越广，空间中光强度分布越均匀。
发散角的大小与光源距离和光源本身的特性有关，对于各种类型的光源来说，其发散特性都有所不同。
2. 光源的颜色特性光源的颜色特性是指光源发出的光线的颜色。
根据光源发出的光线波长不同，可以将光源分为白光、可见光和不可见光。
而且在可见光中，不同颜色的光线波长也有所不同，包括红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、靛光和紫光等。
3. 光源的亮度特性光源的亮度特性是指光源发出的光线的强度。
光源的亮度与电流、电压和功率等因素有关，不同类型的光源亮度也有所不同。
在光源亮度的测量中，通常使用照度计或光度计等仪器进行测量。
4. 光源的光谱特性光源的光谱特性是指光源发出的光线的波长分布。
通过光谱仪等仪器进行测量，可以得到光源发出的光线的波长范围和光线强度分布。
对于不同类型的光源来说，其光谱特性也有所不同。
5. 光源的能耗特性光源的能耗特性是指光源在发光过程中消耗的能量。
对于一个光源来说，其能耗与光效、功率因数等因素有关，而不同类型的光源在能耗特性上也存在差异。
在实际应用中，光源的能耗特性是进行能耗评价和节能设计的重要考虑因素。
二、光的传播特性1. 光的折射和反射光的折射是指光线从一种介质中进入另一种介质时，由于介质的密度和折射率不同而产生的偏折现象。
而光的反射是指光线与介质表面发生碰撞后，部分光线从表面反射出去的现象。
在光源光学中，折射和反射是光传播和成像的基本原理之一。
2. 光的散射和吸收光的散射是指入射光线在介质中发生多次反射后呈现出的扩散现象，而光的吸收是指入射光线在介质中被部分吸收的现象。
建筑光学基本知识点总结
建筑光学基本知识点总结一、光的基本性质。
1. 光的本质。
- 光是一种电磁波，其波长范围在380 - 780nm之间的电磁波能引起人眼的视觉，称为可见光。
- 光在真空中的传播速度为c = 2.99792458×10^8m/s，在空气中的速度近似等于真空中的速度。
2. 光的度量。
- 光通量（varPhi）- 定义：人眼对光的感觉量为光通量，单位为流明（lm）。
- 例如：一个100W的白炽灯发出的光通量约为1250lm。
- 发光强度（I）- 定义：光源在某一方向上单位立体角内发出的光通量，单位为坎德拉（cd）。
I=(varPhi)/(ω)，其中ω为立体角。
- 点光源向四周均匀发光时，在球心处发光强度I=(varPhi)/(4π)。
- 照度（E）- 定义：被照面单位面积上接受的光通量，单位为勒克斯（lx）。
E = (varPhi)/(A)，A为被照面面积。
- 例如：晴天中午室外地面照度可达100000lx，而夜间室内照度可能只有50 - 100lx。
- 亮度（L）- 定义：发光体（反光体）表面在某一方向上单位投影面积单位立体角内发出（反射）的光通量，单位为坎德拉每平方米（cd/m^2）。
- 对于漫反射表面，L=(ρ E)/(π)，其中ρ为漫反射系数。
3. 光的传播。
- 直线传播。
- 光在均匀介质中沿直线传播，这是小孔成像等现象的原理。
- 反射。
- 分为镜面反射和漫反射。
- 镜面反射：反射光线遵循反射定律（入射角等于反射角），光滑表面如镜子的反射属于镜面反射。
- 漫反射：反射光线向各个方向，粗糙表面的反射为漫反射，多数建筑材料表面的反射接近漫反射。
- 折射。
- 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
折射定律为n_1sinθ_1 = n_2sinθ_2，其中n_1、n_2为两种介质的折射率，θ_1、θ_2为入射角和折射角。
- 全反射。
- 当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角θ_c=arcsin(n_2)/(n_1)时，发生全反射。
光学设计基础
Fiber_CAD 是为设计或使用光纤、光器件和光通信系统的工程师、 科学家和学生们推出的，此软件包通用、强大，通过融合光纤色散、损 耗和偏振模色散（PMD）各个模型计算所得的数值解来解决光纤模式传 输问题。
HS_DESIGN
一个动态的计算机辅助工程程序，通过基于物理层对异质结结构电 学光学的特性仿真来协助半导体光器件的设计。HS_Design 利用对各个 半导体层的精微仿真来分析生长时晶体外延结构的光学特性，包括缓 冲、分隔、蚀刻、接触、覆膜和金属化层。客户只需定义材料系统（例
TRACEPRO
TracePro 是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分 析的光线仿真软件。它是第一套以 ACIS Solid Modeling Kernel 为基 本的光学软件。也是第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、数 据转换能力强及易上手的使用接口的仿真软件。 TracePro 多变化的应 用领域包括： 照明（Illumination）；导光管（Light Pipes）；薄膜
FDTD_CAD
FDTD_CAD 是用于高级有源和无源光器件的计算机辅助设计的强大 而界面友好的软件。FDTD_CAD 的理论基础是时域有限元（FDTD）的方 法，这种方法可以直接在时域中计算 Maxwell 方程。与其他必须假定传 播场类型或特定的传播方向的方法不同，FDTD 方法不对光的传播行为 简单的作任何事先假定。结果是，FDTD 的计算能够提供任意时间点上 整个计算窗内全部或离散的时域信息。如果还需要频域的信息，用离散 傅里叶变换（DFT）就可以得到相应的数据。FDTD_CAD 软件使用的 FDTD 方法的强大功能在于它把动态特性整合于一体，可高效率地用于以下模 型：光传输，散射，折射，反射，极化效应，材料各向异性，色散和非 线性，媒介损耗和增益。
照明光学基础知识
c。对比眩光：观看物与其背景的亮度对比大而引起
d。直接眩光：由于光源或灯具对眼睛的照射而产生
微弱眩光45
e。光幕眩光：由轻度光滑的表面引起，在视线中形成光幕
f。斜照眩光：观看物体时近旁有较高辉度的光源时产生
°
g。反射眩光：由高反射率的表面反射引起 中等眩光27°
h。顺应眩光：由黑暗之处突然来到光明之处，人眼未来的及调整适应
人眼
生理效应 视见函数
大脑 心理效应
光光的的三三原原色色
1. 公元1931年及1964年国际照明委员会(CIE)决定色彩表示法为: 利用光的三原色:红(R)/绿(G)/蓝(B)之混合比率表示法来表示光源 色或物体色之色相。
2. 三基色：红、绿、蓝（稀土元素在紫外线照射下呈现的三种颜色） 3. RGB系统之混合比率为:1:4。6:0。06
非连续使用的工作场所。办公室、接待室、客房写字台、商店货架、柜台、小卖部、 厨房、售票房、排演厅、检票处、手术室、放射室、广播室、总机室、电教室、保龄 球、理发室等等。
4 200-300-500
简单视觉要求的作业场所。如阅览室、设计室、打字室、橱窗、陈列室、美容、烹调、 体育运动的训练场、玻璃石器金属品的展览厅、保龄球、排球、羽毛球、武术等的比 赛场所等等。
序号 照度范围（LX）
应用场所
1 20-30-50
室外活动场所及工作场所。如走廊、贮藏室、楼梯间、浴室、咖啡厅、站前广告等等。
2 30-100-150
流通场所，短途旅程的方向定位。如电梯前室、客房服务室、酒吧柜台、室内菜场营 业厅、值班室、邮电、游艺厅、剧场、进站大厅、问询处、诊室、商场领道区等等
3 100-150-200
照明光学基础知识
照明工程师必备知识点总结
照明工程师必备知识点总结照明工程是工程技术领域中的一个重要分支，涉及到照明设计、照明工程施工、照明设备选型等方方面面。
作为一名照明工程师，必须掌握一定的专业知识和技能，才能胜任工作。
下面就是照明工程师必备的几个知识点总结：一、照明设计基础知识1. 照明原理：了解各种光源的原理、光的传播规律以及光的可见光谱范围等基本知识。
2. 光度学：掌握光通量、光照度、光照强度等光度学概念，能够进行相关计算和分析。
3. 照明设计标准：熟悉各种国家和行业关于照明设计的标准和规范，如《建筑照明设计标准》等。
4. 照明设计软件：掌握各类照明设计软件的使用方法，能够进行照明设计的模拟和布光计算。
二、照明设备选型知识1. 灯具种类：熟悉各种类型的灯具，如白炽灯、荧光灯、LED灯等，了解其特点和适用场景。
2. 光源选择：根据工程需求和设计要求，选择适合的光源类型和光源参数。
3. 灯具布局：合理规划灯具的布局和安装位置，保证照明效果和照明舒适度。
4. 照明控制：了解照明控制系统的原理和分类，能够根据需要设计和调整照明控制方案。
三、照明工程施工知识1. 灯具安装：熟悉各类灯具的安装方法和要求，能够进行灯具的安装和调试。
2. 线路布线：了解照明电气线路的布线方法和规范，确保施工质量和用电安全。
3. 施工管理：具备工地管理和现场协调的能力，确保照明工程施工按时按质完成。
四、照明维护知识1. 灯具维护：掌握常见灯具的维护方法和周期，及时更换损坏或老化的灯具。
2. 线路检修：定期检查照明线路的连接是否牢固、绝缘是否完好，及时处理线路故障。
3. 设备保养：保养照明设备，延长使用寿命和保证照明效果。
以上就是照明工程师必备的知识点总结，希望对从事照明工程相关工作的朋友们有所帮助。
在实际工作中，照明工程师需要不断学习和积累经验，才能不断提高自身的专业水平，为城市的照明工程和建筑照明设计做出更大的贡献。
光学基础培训知识PPT课件
工作面上的照度分布要求均匀。为使工作面
照度处于比较均匀的状态，要求做到
◎局部照度与一般分布要求均匀。（CIE要
求，局部工作面的照明最好不大于平均值的
25%）。
◎一般照明中的最小照度与平均照度之比
（即照度均匀度）规定在0.7以上。
◎各表面要有适当的亮度分布与照明分布。
驱动相对简单(无需触发电压)
节能，效率比白灯高,并有进一步提高的潜力.
体积小,灯具设计灵活.
响应时间短；
环保：无有害金属汞。
低压，安全性高
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52
LED的缺点
每瓦的流明成本高.
❖ 光效还没有荧光灯或HID 高.
❖ 需要驱动器驱动(不如白灯简单)
❖
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53
LED 的几个主要生产商
◎特殊用房，应根据需要选用专用灯具，如舞厅、舞台、手
术室、摄影棚等。
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35
光色和显色性
不同的场所对光源的显色指数要求是不一样的。在
国际照明协会中一般把显色指数分成五类：
类别 Ra
适用范围
1A ＞90
美术馆、博物馆及印刷等行业及场所
1B 80—90 家庭、饭馆、高级纺织工艺及相近行业
2
60—80 办公室、学校、室外街道照明
级如下表所示。
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45
表一：第一个标示特性号码（数字）所指的防护程度
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46
表二：第二个标示特性号码（数字）所指的防护程度
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47
II LED照明
❖
❖
LED基本知识
LED面光源均匀化方法_张宁
此外，为了达到均匀照明的目的，在调节 ＬＥＤ 与 圆环中心的相对距离ｈ 时，若 圆 环 半 径 为 ４０ｍｍ，光 照度在ｈ 为２０ｍｍ 左右的位置上均匀，若圆环半径为 ５０ｍｍ，ｈ 为－５ｍｍ 时，光照度就变得均匀了。可见， 圆环半径增 大，为满足均匀照度分布的要 求，ＬＥＤ 与 圆环中心的相对距离ｈ 的值也就相应地减小。
到较大范围的光照均匀区域，但是由于 ＬＥＤ 之间的距 离被拉大，而 导 致 接 收 面 上 的 光 照 强 度 明 显 下 降，则 面光源在实际使用中的使用范围受到限制。
心 ＬＥＤ 相对于圆环中心的距离之间关系对于 ＬＥＤ 面 光源的影响。在今后的 ＬＥＤ 面光源设计中，可以根据 他们的关系来设计符合照明要求的照明系统。
为方 便 比 较，将 圆
环上 ＬＥＤ 的 个 数 设 为 图４ ７颗 ＬＥＤ 的阵列模型 ６颗，在 Ｔｒａｃｅｐｒｏ 中 建 立照明阵列模型如图４所示。
３ 均 匀 照 度 模 型 的 模 拟 与 分 析
设定圆环 半 径ｒ 为 ４０ ｍｍ，圆 环 阵 列 与 接 收 面 之间的距离 Ｚ 为 ２００ ｍｍ 时。 改 变 中 心 ＬＥＤ 相 对 于圆环中心的距离ｈ，对于不同的ｈ 值，在 Ｔｒａｃｅｐｒｏ 中模拟出辐射照度分布如图５所示。
关键词：ＬＥＤ 阵列；光源设计；照度均匀分布；光学模拟；圆环阵列 中 图 分 类 号 ：ＴＮ３６４＋ ．２
０ 引 言
近年来，随着半导体照明 技 术 的 发 展，发 光 二 极 管（ＬＥＤ）以低功耗、无辐 射 和 寿 命 长 等 优 点［１］，被 越 来越多地用 在 指 示、显 示 和 照 明 领 域。ＬＥＤ 作 为 一 种新型节能光源，随着性能的不 断 提 高 和 价 格 下 降， 已经成为未 来 照 明 光 源 的 主 流。 目 前 单 颗 ＬＥＤ 的 发光功率 不 高，不 足 以 采 用 单 颗 的 方 式 照 明 。 ［２］ 而 且 ＬＥＤ 的光强分布近似郎伯 分 布，不 经 过 一 定 的 光 学设 计，难 以 满 足 照 明 的 需 要，为 提 高 总 的 光 输 出 量，一般采用 多 颗 ＬＥＤ 配 置 成 阵 列 的 方 式，来 满 足 不同照明领域的需求 。 ［３］
工程光学知识点总结
工程光学知识点总结一、光学基础知识1. 光的特性光是一种电磁波，具有波粒二象性。
光的波长和频率决定了它的颜色和能量。
光在介质中传播时会发生折射和反射现象，这些现象是光学设计和应用的基础。
2. 光的干涉和衍射干涉和衍射是光学中重要的现象，它们是光波相互作用的结果。
干涉是两个或多个光波叠加产生的明暗条纹，衍射是光波在通过孔隙或障碍物时发生弯曲和扩散。
这些现象在光学测量和成像中有重要应用。
3. 光的偏振偏振是光振动方向的限定，通常的光是未偏振的。
偏振光在一些光学应用中有特殊用途，比如偏振片、液晶显示器等。
4. 光的传播光的传播受其波长和介质的影响，光在不同介质中传播时会有折射和反射。
此外，介质散射、吸收等也会对光的传播产生影响。
5. 光学材料光学材料是指在光学器件中用于传播、调制或控制光的材料，包括透明材料、半透明材料、非线性光学材料等。
光学材料的性能对光学器件的设计和性能有重要影响。
二、光学元件的设计和应用1. 透镜透镜是用于聚焦和成像的光学元件。
透镜分为凸透镜和凹透镜，它们分别用于成像、矫正等不同的应用。
常见的透镜设计包括单透镜、复合透镜、非球面透镜等。
2. 棱镜棱镜是由两个或多个平面或曲面构成的光学元件，用于折射和分离光线。
棱镜广泛应用于光谱分析、成像和激光技术中。
3. 波片波片是一种具有特定光学性能的光学元件，用于调节光的偏振和相位。
波片广泛应用于激光器、光学通信、显微镜等领域。
4. 光栅光栅是一种具有周期性结构的光学元件，用于光的衍射和色散。
光栅可以用于光谱分析、光学测量、激光调制等应用。
5. 光纤光纤是一种用于传输光信号的光学元件，具有良好的光学性能和传输性能。
光纤广泛应用于通信、传感、医疗等领域。
6. 光学薄膜光学薄膜是一种具有特定光学性能的薄膜材料，用于增强、减弱或调节光的透射、反射、吸收等特性。
光学薄膜广泛应用于激光器、光学镜头、太阳能电池等领域。
三、光学成像1. 光学成像原理光学成像是利用透镜、镜片等光学元件将物体投射成像到感光介质上的技术。
光学工程中的光源设计
光学工程中的光源设计光源是光学工程的重要组成部分，对于光学系统的性能起到至关重要的作用。
光源的设计在光学工程中占据着极为重要的地位，并且在不同的应用领域中具有不同的要求。
这篇文章将从光源的基本性质出发，介绍几种常见的光源类型和其设计原则。
一、光源的基本性质1. 光的波长光源的波长是其最基本的性质之一，它决定了光源所能发出的光的颜色和光谱分布。
不同的应用领域需要不同波长的光源，例如医学领域需要波长为红外线的光源，而半导体制造业则需要使用紫外线光源。
2. 光的亮度光源的亮度是指单位面积内的光通量，通常表示为流明/平方米。
亮度的高低与光源的输出功率有关，高功率的光源一般具有高亮度。
3. 光的方向性光源的方向性是指光线出射的平均方向。
不同类型的光源具有不同的方向性，例如激光器是高度方向性光源，而白炽灯是全向性光源。
4. 光的空间分布光源的空间分布是指光线在空间中的分布情况，主要有两种类型：点光源和扩展光源。
点光源是指只在一个点上发出光线的光源，例如激光器；扩展光源则是指在一定空间范围内均匀地发出光线的光源，例如白炽灯。
二、光源的类型和设计原则1. 白炽灯白炽灯是一种常见的全向性光源，其光线的空间分布为扩展光源。
其基本原理是利用电流通过钨丝时会产生高温，从而使钨丝发出光线。
白炽灯输出的光线包含各种波长的光，颜色呈偏黄色调。
白炽灯的设计原则是在保证高亮度的同时，尽量减小光线的波长分布。
其常用的改进方法包括使用高品质的钨丝材料、利用包覆材料减少热辐射和排布多个钨丝等。
2. LEDLED是一种高效、低能耗的光源。
其基本原理是利用半导体材料的电致辐射效应发出光线。
LED的光线方向性非常高，为点光源。
LED的设计原则是在保证高亮度的同时，尽量窄化光线的波长分布。
前者可以通过提高LED的电流和电压，而后者可以通过优化材料的波长发射峰值和量子效率来实现。
3. 激光器激光器是一种高度方向性的光源，其基本原理是在光学腔体中通过受激辐射过程来放大光线。
led光学设计基础知识及应用
LED照明光学系统具体分析
根据上面的图，我们可以看到反射杯形状不一样，开口不一样最后的出光也相 差很多。同样的道理如果换成不同的光源，最后的出光也会相差很多，所以在 做LED照明系统时，要特别注意反射杯的选取以及光源和反射杯的搭配。
LED照明光学系统具体分析
透镜光学分析： 正透镜（凸透镜）――对光有会聚作用，其特征：中央厚，边缘薄，常 见的有：双凸透镜，平凸，正弯月型 等
封装硅胶或者环氧的光学分析：为了提升芯片的取光效率，必须提升n的值，即 提升封装材料的折射率，从而提升芯片的取光效率。也就是说芯片覆盖上硅胶或 者环氧之后，芯片的取光效率会有所提升，硅胶或者环氧的折射率越高芯片的取 光效率也就越高。同时也要提高透光率。这样将会有更多的光线从芯片进入到封 装材料中，那如何将这些进入到封装材料中的光线尽可能多的取出来呢？
LED照明光学系统具体分析
反射杯的光学分析： 我们常见的反射杯有两种，如下图所示：
平面型
曲面型
反射杯的形状和开口大小直接影响到整个系统的出光角度即光强分布曲线。 我们通过光线的反射定律很容易就能判断出一个光源经过反射杯后大概的出 光情况。我们举几个例子看一下，下面几个图是同一光源的相同的三条光线 经过不同反射杯后的出光情况。
（1）独立传播定律 从不同光源发出的光束，以不同的方向通过空间某点时，彼此互不影 响，各光 束独立传播。 彼此并没有什么相互作用，譬如斥拒或吸引等； （2）直线传播定律
在各向同性的均匀介质中，光沿直线传播（光线是直线）。直 线传播的例子是非常多的，如：日蚀，月蚀，影子等等。
光学设计理论知识
（3）反射定律 定义：反射光线和入射光线在同一平面、且分居法线两侧，入射角和反射大 小相等，符号相反。 当光线射到不同介质的界面上时，一部分光线依照反射定律返回第一介 质内。 （4）折射定律 定义：入射光线、折射光线、通过投射点的法线三者位于同一平面， 且 当光线从一种介质射入另一种介质时， 有一部分光线即按折射定律改变方向进入第二介质；
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1.1目前共有四種主流產品
1.1.1. 1.1.2. 1.1.3. 1.1.4. 小型---DSC、VIEW-CAM 中型---車用電視、小電視、導航電視 大型---NOTE PC、FA(工廠自動化) 超大型---MONITOR、桌上型監 視器、 壁掛電視
1.2應用於面光源的主要光學名詞
t an( sin(i r ) i r) Rp , Rs t an( i r ) sin( i r )
2 2 2
t an( sin(i r ) i r) Tp 1 , T 1 s sin(i r ) t an( i r )
1.2應用於面光源的主要光學名詞
1.2.4. 分光分布---分光分布與色再現性有很大的關 係。其特性即強度與波長的分布。
強 度
波長λ
1.2應用於面光源的主要光學名
1.2.5.單位的表示
1.2.5.1. 光度---單位立體角發出的光通量。單位：cd(lm/sr)。 1.2.5.2. 輝度---單位面積發出的光度。單位：cd/m2。 1.2.5.3. 光束(發光度)---單位面積發出的光通量，單位 lm/m2(rlx)。 1.2.5.4. 照度---單位面積接收的光通量，單位lm/ m2(lx)。 1.2.5.5 發光效率---一瓦特的能量所能發出的光通量，單 位 (lm/w)。 1.2.5.6 面光源的發光效率---一瓦特的能量所能發出的輝 度 (cd/ m2 ‧w)
1.8 各個使用材料的特性
1.8.1擴散片
1.8.1.1構造
BITS PET ISOLATOR
1.8.1.2 特性
1.8.1.2.1 改變光分布
1.8.1.2.2 使印刷點模糊
1.8 各個使用材料的特性
1.8.2 .反射板
1.8.2.1.鏡面式反射板。 1.8.2.1.1.正反射。 1.8.2.1.2.效率高。 1.8.2.2.百色式反射板。 1.8.2.2.1.反射率高。 1.8.2.2.2.色度好。 1.8.2.2.3.無漏電流。
5.均勻性最佳(點可小至0.06mm) V-cutter 1.效率最佳 。 2.奈普準備開發，因為有全世 界最好的V-groove加工機。 1.直接加工PMMA
雷射加工
精密銑床鑽洞
1.直接加工模仁
3.目前15吋設計5點平均已達2033 nit，已可符合200nit的需求
如欲提昇輝度，從燈管及導光板入光處厚度著手最易。 大約調整0.1mm即可達成。 最不樂見為使用D-BEF-M。 可以使用V-cutter的方式。
1.8.3.反射紙
以百色反射紙較好，因 為擴散 的效果。
1.8.4.導光板
目前已射出成型效果最 好，流動性較佳使用最 多。
1.9.導光板導光特性
1.9.1全反射
1.9.2破壞全反射
PATTERN設計說明
1. Pattern 設計方式
Main Curve 設計---------利用ASAP 模擬,Excel 角落補點 ----------------利用資料庫進行調整 繪製光罩 -----------------利用相關軟體如 AutoLisp 或 Virtual Basic 或 Matlab 製作Stamper-------------利用光碟製程，製作MR式 的Stamper 整體來說，因有可靠軟體作為後盾，因此通常於3版內 完成設計。(其他方式設計其實流程大致相同，因此本 公司亦有能力設計印刷方式) 前光設計，目前已有成品展現，顯示結果不輸現有產品。
1.5.面光源的構成要素元件如下所述
反射板
兩面tape
擴散板
菱鏡片
protect diffuser
兩面tape
燈
壓克力
PC frame
反射片
1.5.1. 1.5.2. 1.5.3. 1.5.4.
燈(CFL)---角色為光源，能量的來源。 壓克力(PM點---破壞導光板的全反射效應，使得能量可以傳出導光板。 擴散板---將能量分配成四面八方發出。 1.5.4.1. 改變光的能量分布。 1.5.4.2. 使得印刷點不明顯。 1.5.5 反射片---使的反方向的光可以再利用。 1.5.6. 菱鏡片---使得法線方向的能量增加。 1.5.7. 反射板---提昇光源的效率。
4. 未來公司研發重點
積極台製Stamper。 開發V-cutter 導光板。
縮短開發時程。
使用光學設計軟體，第一次將工作做好。
5.以上簡單說明公司光學相關之經驗與實力
蝕刻STAMPER
電鑄STAMPER
光阻 不銹鋼 曝光 玻璃
顯影
金屬化
電鑄 蝕刻
剝離
Stamper(Etch)
1.反應速度中 2.良率易控制 3.輝度可
Stamper(MR)
1.亮度較佳 3.量率易控制
2.效率較好 1. 如在台灣製作，反應速度與 Etch 方 相 同 4.點深度重現性好 式
1.加工不易 2.成型困難 3.價錢較貴 4.角落亮度不易控制 5.入光處輝線 6.開發時間長 1.鏡面性不足 3. 面粗造度不好 5.價錢貴 1.反應時間長 3.鏡面性不足 2. 加工時間長 4.效率不佳 2.加工時間長 4.效率次之
2
Rp ,Rs 為反射率。 Tp, Ts為穿透率
1.7.CFL的主要特性
1.7.1輝度與溫度的關係 1.7.2電壓與燈管電流的關係 1.7.3 CFL的光譜 1.7.4 CFL燈管的特性如下 • • • • • • 1.7.4.1低功率。 1.7.4.2壽命長。 1.7.4.3可調光。 1.7.4.4熱量小。 1.7.4.5演色性好。 1.7.4.6瞬時點燈。
2. 與其他設計方式的比較
目前已知的設計方式 2.1印刷方式 2.2非印刷方式 Stamper(ETCH) Stamper(MR) V-cutter 雷射加工 精密銑床鑽洞
其中優缺點如下表格
方式 印刷 1.反應速度快 優點 缺點 1.多段製程，良率需控制 2.輝度值有限 3.網點不能太小 1.Etch 點深度重現性不易控制 2.點表面鏡面性不足，效率有限 3.點大小最小至0.12mm
1.3.關於面光源檢測要點
1.3.1 測定點
1.3.2 測定視角---含500個LCD pixels的能力。
1.3.3 測定距離---50(cm)。
1.4.面光源的設計方向
1.4.1薄型
1.4.2輕量 1.4.3 高輝度 1.4.4 高效率
1.4.5均一性
1.4.6低消耗電力 1.4.7低COST 1.4.8 狹額緣
1.2.1. 亂反射---光線入射 介面後，除遵守反射定 律外，在反射角附近也 有一部分的能量分布。 1.2.2 . 完全擴散面---光線 入射介面後，不遵守 反射定 律，僅與介質的 擴散指數有關。
1.2應用於面光源的主要光學名詞
1.2.3. MOIRE的干涉現象--LCD的DOT(PIXEL)與 菱鏡片產生的干涉或菱 鏡片與菱鏡片產生的干 涉。現象產生的原因為 兩個週期性的條紋，重 疊後會產生不一樣的週 期性條紋，此與兩個週 期面的距離與週期有關。
1.6.光線行進最主要遵守的原理
1.6.1. SNELL’S LAW N1SINΘ1= N2SINΘ2 1.6.2. 入射導光板角度30度，則其屈折角為1.49× SINΘ1 =1×SIN(30) ==>Θ1 =19.6° 1.6.3. 當光進入介質時，若介質擴散係數為0，穿透率不 為1，則光線會產生部分反射，部分穿透的現象，且 此現象遵守FRESNEL 係數的關係。