照明光学设计-待续
2024年建筑光学总结
2024年建筑光学总结2024年，建筑光学领域取得了显著的进展和创新。
通过不断推动科学技术的发展，建筑师和设计师们在光学领域中应用了更多的创新和技术，以提供更好的建筑体验和更可持续的设计解决方案。
本文将以____字进行建筑光学的总结和回顾。
一、智能照明系统的发展2024年，智能照明系统在建筑光学中得到了广泛应用和发展。
通过结合传感器和自动控制系统，智能照明系统能够根据环境光照和使用情况实时调节照明亮度和配光角度，以提供更加个性化和舒适的照明效果。
同时，智能照明系统也能够通过与建筑管理系统连接，实现能源管理和节能目标的优化。
通过智能化的照明系统，建筑内部的空间和氛围能够更好地适应不同的使用需求和用户感受。
二、自适应光学材料的应用自适应光学材料是建筑光学领域中的一项重要技术。
在2024年，建筑师和设计师们广泛应用自适应光学材料来实现建筑外立面、窗户和天花板等部件的自动调节和变化。
这些材料能够根据外界环境的变化，实现隐私保护、热量调节和采光优化等功能。
通过自适应光学材料的应用，建筑内外的光照和热能可以得到更好的利用和调节，提供更舒适和节能的建筑环境。
三、光纤技术在建筑中的应用光纤技术在建筑光学领域中也得到了广泛的应用。
通过将光纤引入建筑设计中，建筑师和设计师们能够在建筑内部实现光线的传输和分布，使得建筑内的光照更加均匀和柔和。
此外，光纤技术还可以实现建筑内部光线的变化和艺术效果，提供更加多样化和个性化的光照体验。
光纤技术在建筑中的应用不仅扩大了建筑设计的创意空间，还提升了建筑体验的质量。
四、可持续光学设计的发展可持续性一直是建筑设计中的重要关注点之一，而在2024年，可持续的光学设计也得到了更多的重视和实践。
通过合理的光照设计和光学系统的优化，建筑师和设计师们能够最大程度地减少能源消耗和环境影响，提供更加生态友好和可持续的建筑解决方案。
例如，通过合理的光线引导和分配，建筑内部可以最大程度地利用自然光，减少对人工照明的依赖；同时，通过光学材料和系统的应用，建筑内部的照明效果可以最大程度地满足用户需求，减少照明能量的浪费。
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。
照明系统的光学设计与研发
照明系统的光学设计与研发1. 照明系统作为现代生活中不可或缺的一部分，其设计和研发至关重要。
一个优秀的照明系统不仅可以提供良好的光照效果，还能节约能源、保护环境，提升人们的生活品质。
2. 照明系统的光学设计是其中一个关键的环节。
光学设计旨在使光线能够有效地传播，达到所需的照明效果。
在照明系统中，光学设计不仅涉及了光源的选择和布置，还包括了光学元件的设计和优化。
3. 在进行照明系统的光学设计时，首先需要考虑的是光源的选择。
不同的光源有着不同的色温、光强和光度分布特性，因此在选择光源时需要根据具体的应用场景和需求进行合理的选择。
4. LED作为现代照明系统中常用的光源之一，具有高效、节能、寿命长等优点。
在进行LED光源的选择时，不仅需要考虑其光效、色温等参数，还需要考虑其散热性能、驱动电路等方面。
5. 光源的选择之后，接下来就是光学元件的设计。
光学元件包括透镜、反射器、散射器等，其设计旨在使光线能够有效地传播，并实现所需的照明效果。
6. 透镜是照明系统中常用的光学元件之一，其作用是调节光线的入射角和出射角，以达到所需的照明效果。
在透镜的设计中，需要考虑光源的位置、亮度分布等因素。
7. 反射器是另一个常用的光学元件，其作用是将光线反射到需要照亮的区域。
反射器的设计需要考虑其反射率、反射角度等因素，以实现最佳的照明效果。
8. 散射器则是用来改变光线的传播方向和角度，以实现光线的均匀分布和柔和化。
在散射器的设计中，需要考虑其材料、表面处理等因素，以达到所需的照明效果。
9. 除了光源和光学元件的设计外，照明系统的研发还需要考虑光学系统的整体结构和布局。
一个合理的光学系统结构可以最大限度地提高光线的利用率，实现节能和环保的效果。
10. 在进行照明系统的光学设计和研发时，需要充分考虑实际应用的需求和环境因素。
不同的应用场景需要不同的照明方案，因此需要根据具体情况进行灵活的设计和优化。
11. 此外，照明系统的光学设计和研发还需要考虑光学材料的选择和制备。
照明系统的光学设计与研发
照明系统的光学设计与研发下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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LED照明光学系统设计
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§7.2 LED照明光学系统的设计原理
3. LED照明光学系统设计方法 （3）照明平面设计方法
序列光线追迹主要应用于成像光学系统，如optical Research Associates研制的大型光学软件CODE V。
成像光学系统如照相机、望远镜等通常采用序列光线 追迹来设计。
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§7.2 LED照明光学系统的设计原理
2. LED照明光学系统光线追迹方法 （1）. 序列光线追迹
§7.3 LED照明数据与计算
一. 计算照明系统在被照面上产生的照度 照度的计算方法通常有:
利用系数法、 概算曲线法、 比率法、 逐点计算法。
第29页/共1Biblioteka 5页§7.3 LED照明数据与计算
一. 计算照明系统在被照面上产生的照度 逐点计算法是指逐一计算照明器对照度计算点的点照
度，然后进行叠加，得到其总照度的计算方法。 所谓点照度就是入射到包含这点的面元上的光通量与
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§7.2 LED照明光学系统的设计原理
3. LED照明光学系统设计原理 （1）光源设计方法
在照明光学系统中引入计算机模拟，光源可以用光线 数量(单位立体角内)、光线长度、光线方向矢量和光线与 光轴的夹角来表示。
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§7.2 LED照明光学系统的设计原理
3. LED照明光学系统设计方法 （2）光学系统设计方法
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§7.2 LED照明光学系统的设计原理
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。
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。
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。
灯具光学设计
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.
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
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
高压钠灯的寿命与管压有关,因此,增加管 压也就降低了寿命,有下图:
(6)此点对T5荧光灯的密闭形灯具也有类似 结果 T5荧光灯的最大光通量输出发生在350C的 环境温度下,在密闭形灯具内,灯管周围的温 度高,灯管的光输出高;在裸灯管测量时周围 温度只有250C,光输出低,因此灯具效率也会 变得很高. 例如形式相同的灯具,点T8的效率为66%, 点T5的为89%.
LED照明光学系统设计
LED照明光学系统设计引言：由于其高效能、长寿命、低能耗和环保等特点，LED（LightEmitting Diode）照明系统被广泛应用于室内和室外照明领域。
而LED照明光学系统设计对于提高照明质量和效果至关重要。
本文将对LED照明光学系统设计进行详细介绍。
一、照明光学系统的组成照明光学系统主要由三个组成部分构成：发光源、光学透镜和反射材料。
1.发光源：LED作为发光源，其发光强度、发光角度、发光方向和发光颜色等特性决定了照明效果。
根据实际需求，可选择不同类型的LED，如高亮度、超高亮度和SMD等。
2.光学透镜：光学透镜对于光线的聚焦、分散和控制起到重要作用。
根据照明需求，设计适合的光学透镜，可以将光线聚焦到照明区域，提高照明效果和均匀性。
3.反射材料：反射材料用于控制和增强光线的反射效果，提高照明亮度和均匀性。
合理选用反射材料，可以有效减少光线损耗，提高发光效率。
二、光学系统设计原则1.照度和照明均匀性：根据不同照明场合的要求，设计适当的照度和照明均匀性是照明系统设计的基本原则之一、合理选择发光源和光学透镜，使得照明区域的照度达到要求，并保证照明均匀性。
2.光束角度的选择：根据照明区域的大小和形状，选择合适的光束角度是照明系统设计的关键之一、光束角度越大，照明范围越广；光束角度越小，照明范围越窄。
根据实际需求，设计合适的光束角度，可以满足不同场合的照明需求。
3.反射率和反射率分布：反射材料的选择和反射率分布的设计直接影响照明亮度和均匀性。
高反射率的材料可以提高照明亮度，而不同区域的不同反射率分布可以提高照明均匀性。
因此，在设计光学系统时需要合理选择反射材料，并设计合适的反射率分布。
4.热问题的考虑：LED作为光源，具有较高的发热量。
在光学系统设计过程中，需要考虑热问题，确保发光源和光学透镜的正常工作温度，并采取适当的散热措施，以延长LED的寿命。
三、光学系统设计流程1.需求分析：确定照明场所的类型和要求，包括照度要求、照明均匀性要求、照明区域的大小和形状等。
照明光学部分设计步骤
照明光学部分设计步骤
(1)确定照明标准:包括照度标准值、照度均匀度和统一眩光值(UGR)或眩光值GR)、显色指数Ra依据作业精细程度、识别对象和背景亮度的对比，以及识别速度、连续紧张工作程度等因素，按相关标准确定照度。
(2)确定照明方式:室内应设一般照明或分区一般照明;对于精细作业场所，按需要增设局部照明。
(3)确定照明种类:除正常照明外，应确定是否设应急照明;按建筑楼层、规模、性质及防灾要求设疏散照明;按正常照明熄灭后是否要继续工作设备用照明;个别情况还要考虑安全照明。
此外，还按建筑高度是否设障碍照明，大面积作业场所应设值班照明。
(4)选择光源:按以下原则选择光源。
1)为了节能，选用高光效光源，如稀土三基色荧光灯(低矮房间)、金卤灯、高压钠灯(高大场所);
2)符合使用场所对显色性要求，一般应选Ra≥80的光源，同时应选取与照度高低和环境相宜的色温;
3)考虑启点条件、开关频繁程度等因素;
4)性能价格比优。
(5)选择镇流器:应按照安全、可靠、系统能效高的原则选取，同时应考虑谐波含量低、功率因数高、性能价格比优等因素，还应和光源配套。
(6)选择灯具类型:按以下原则选择灯具。
1)安全，与光源配套:
2)灯具效率高，无特殊要求的场所，应选用直接型灯具;
3)按房间的室形指数(灯具安装高度和房间大小)选择配光适宜的灯具;
4)考虑限制眩光的要求:
5)按环境条件选用相适应的防护等级的灯具;
6)对于高等级的公共建筑的公共场所，按建筑装饰要求选用相适应的灯具。
(7)灯具布置方案:应按下列原则设计布灯方案。
建筑光学与照明设计
建筑光学与照明设计在现代建筑设计中，光学和照明设计扮演着至关重要的角色。
它们不仅影响着建筑物的外观和内部氛围，还直接关系到能源效率和居住者的健康。
本文将探讨建筑光学与照明设计的基本原则、技术应用以及未来趋势。
建筑光学基础建筑光学是研究自然光和人工光如何在建筑环境中传播、分布和控制的科学。
它包括对光线强度、颜色、方向和持续时间的研究。
良好的光学设计能够提升空间的视觉舒适度，增强空间的功能性和美观性。
自然光的利用自然光是可再生的光源，对人的健康和心理都有积极影响。
通过设计窗户的大小、位置和形状，可以有效地控制室内的自然光照水平。
例如，天窗可以引入顶部光线，减少阴影并提高室内光线的均匀性。
人工照明的设计人工照明设计需要考虑光源的类型、布局、亮度和色温等因素。
LED灯具因其高能效和长寿命而变得越来越受欢迎。
合理的照明布局可以避免眩光和暗区，创造一个均衡的光照环境。
照明设计的技术应用随着技术的发展，照明设计变得更加智能化和高效。
以下是一些关键技术的应用：智能照明系统智能照明系统可以通过传感器、定时器或移动设备进行控制，以自动调整光线强度和色温。
这不仅提高了用户体验，还有助于节约能源。
光污染控制光污染是指过度或不当的人造光对环境和人类健康的负面影响。
通过使用遮光装置和定向照明技术，可以减少光污染，同时满足照明需求。
节能照明解决方案采用高效能的照明设备和优化的照明策略可以显著降低能耗。
例如，使用日光感应系统来调节室内照明，或者在非高峰时段使用较低功率的照明设备。
未来趋势随着可持续发展和环境保护意识的提高，建筑光学与照明设计的未来将更加注重环境友好和资源节约。
以下是一些可能的趋势：绿色建筑认证越来越多的建筑项目寻求获得绿色建筑认证，如LEED或BREEAM。
这些认证鼓励使用可再生能源和高效能照明系统。
集成化设计未来的照明设计将更加集成化，与建筑的其他系统（如暖通空调和安防系统）协同工作，以实现最佳的能源效率和居住舒适度。
新型LED照明光学系统设计研究
新型LED照明光学系统设计研究随着科技的进步和人们对照明品质和能源效率要求的增加，新型LED照明光学系统的研究备受关注。
本文旨在探讨如何设计一种新型LED照明光学系统，以达到高效、可靠、环保、美观的照明效果。
第一部分：背景与需求随着LED光源技术的发展，LED已经成为最优先和最优秀的照明光源。
LED 照明具有节能、寿命长、颜色温度可调节、亮度高等优点，已经成为了未来照明的主流。
为了达到更好的照明效果，必须设计出完善的LED照明光学系统。
一是高效：LED照明光学系统的高效要求包括光产率高、反射损失小等。
LED 照明光学系统的高效，能够保证照明功率的最大利用，减少了能源的消耗。
二是可靠：LED照明光学系统的可靠性要求高，需要考虑其使用寿命、防水、抗冲击等，以适应不同环境条件的使用。
三是环保：LED照明光学系统的环保要求包括减少能源的消耗、减少光污染、减少白炽灯带来的热污染等。
四是美观：LED照明光学系统的美观度直接影响其应用范围和市场需求。
第二部分：设计原则和方法一是光学系统的选择：半球面或非球面透镜，准直镜和聚光镜等。
在选择光学系统的时候，要根据实际需要选择光束的角度和大小，以达到光学的最优效果。
二是光学系统的设计：通过软件模拟工具，对该光学系统进行成像模拟和优化设计，以达到最优化的照明效果。
在成像模拟和优化设计的过程中，需要最大限度地利用光的能量，减少光的损失，以提高照明效果。
三是辅助光学：在光学系统设计的过程中，可以增加各种辅助光学元件，如反射面、反射膜、散热器等，以增强光学系统的效果和稳定性。
四是性能测试: 需对设计好的LED照明光学系统进行全方位的测试，确保其正常工作，例如亮度、指数温度、测试照度、均匀度、色温、显色指数等测试，以保证最佳的照明效果。
第三部分：应用案例以某高速公路为例，使用了新型LED照明光学系统，取得了不错的照明效果。
该照明系统采用了聚光镜和散热器，能够实现高效发光和稳定运行，同时，其抗风、耐撞性能比传统照明系统更优。
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
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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。
照明系统的光学设计 1 绪论
J P2012年9月J PJ PJ P6.仿真结果分析（上机）J PJ PJ PJ P统J P统J P统J P非成像光学：不追求获得理想的成像，而是要求光源的光通过光学系统后得到重新分布。
以有效传递能量为目的。
J PØ非成像光学最早源于高能物理领域。
1965年，美国芝加哥大学的Roland Winston教授为一项高能粒子实验设计电子探测器，用来收集试验中的微弱光信号，从而记录高能粒子在衰变的过程J P U 中产生的电子数目。
由于出射光信号很弱，并且在各个角度各个位置随机分布，如果采用传统的成像透镜来收集，需要100个直径为5英寸的大型光电管，增加了实验的成本与复杂性。
Winston考虑到光电管只需接收到光信号，成像不是必须的，和数学工程师Hinterberger合作，设计出了当时首个非成像聚光器：一个漏斗形的反射镜，即CPC(compound parabolicconcentrator)。
J PJ PJ PJ Pη=ΦΦout inJ P 到目标平面。
J PJ PJ PJ PJ PJ PJ PJ P •多数薄而平整，有韧性，大约3-5mm厚。
J P •纯折射元件。
•对于大角度离轴光线不太有效。
J P3，反光点位置偏差。
化、划痕。
J PJ PJ P U •广泛用于现代汽车前照大灯；•完成全部聚光和配光功能；•使用自由曲面反射镜省去了折光镜；•使得灯具更加简洁；自由曲面反射镜(Freeform reflector)同时多表面法元件Simultaneous Multiple Surface (SMS)1.SMS方法是非成像光学中最新和最先进的设计工具；2.SMS性能能够接近理论极限：实现最大光效的给定光分布；3.SMS同时使用折射、反射、内部全反射；4.同时有至少两个表面参与。
J P UJ P布以及光学性能指标有着不同的要求。
J PJ PJ P的增大而迅速衰减。
这样的光源很难满足各种照明用途的需求。
LED道路照明的光学系统设计技术及发展趋势
高压钠灯80-120 lm/w
LED路灯的光学设计
1，传统城市照明光源面临的问题
• 显色指数很低(约为30) • 在点亮时温度很高，产生严重的眩光 • 寿命较短，需要经常进行价格不菲的维护作业
照度 ( lux)
30
传统城市照明光源
25
20
15
10
5 -15 -10 -5
• 节能灯
– 光效 50~70lm/W ，主要用于庭院照明
道路照明光源的要求
1. 高光效；
– 必须满足总光通量的要求；
2. 长寿命；
– 要求能正常工作5年以上；
3. 有利于形成照度与亮度均匀分布的光 场；
4. 耐候性；
– 温度、湿度、紫外辐射
传统路灯的技术参数
• 高压钠灯
– 光效 >100lm/W (120lm/W) – 主要用于主干道，快速路照明,照度25~50lx – 单盏110～400W – 均匀度0.35左右
IES Streetlight Distribution Patterns
Type I
Type II
Type III
Type IV
Type V
• These patterns are largely based on the light pattern created by existing street lighting fixtures
LED道路照明的光学系统设计技术及 发展趋势
清华大学深圳研究生院 半导体照明实验室
钱可元 Qian Keyuan
采用LED路灯的疑惑
1. LED的发光效率无法和高压钠灯相比； 2. LED路灯光色不够亮，穿透性不够； 3. LED的照射过于集中，其照射的均匀度差； 4. LED路灯的长期光衰严重，寿命不长； 5. LED路灯本身自重过重，不利于安装，防风； 6. LED色温太高，刺眼;而高压钠灯色温低，舒适，
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成都广域
照明光学设计——算法
Snowolf
目录
1、照明光学设计-算法模块分解
2、曲线算法建立
3、能量映射建立
4、实例1：平凸透镜设计（一次曲面为半球面）
5、实例2：平凸透镜设计（一次曲面为直线、球面）
6、实例3：反光杯设计
7、工矿灯透镜设计：60/90/120、反光杯设计15/24/36
1、照明光学设计-算法模块分解
基础参数模块能量映射模块
曲线算法模块
照明光学设计算法分解
输入（如透镜的折射率、尺寸、配光要求）
光源与目标面（即目标需求光斑）关系如：计算光学器件曲线或者曲面坐标点1、基础参数输入信息
2、能量映射theta 与r 一一对应关系
3、折反射定律
光源划分theta(1)theta(2)…theta(90)目标面划分
r(1)
r(2)
…
r(90)
Z
30°
B1（r1，h ）=B1（-561.5768 ，1000）
A1（X1，Z1）=A1 （10，10）
Out
Out_z = (r1-X1) ^2+ (h-Z1) ^2
(h -Z1)
=cos(30/180*pi)
Out_x =
(r1-X1) ^2+ (h-Z1) ^2
(r1-X1)
=-sin(30/180*pi)
30°
B1（r1，h ）=B1（-561.5768 ，1000）
A1（X1，Z1）=A1 （10，10）
Out
(r1-X1) ^2+ (h-Z1) ^2
(r1-X1)
(h -Z1)
c
a
b
A1（X1，Z1）=（10，10）
Theta1=45°theta2=50°
30°
A2（X 2，Z2）
X
Z 输入：
1、客户输入尺寸
2、反射器
3、能量映射theta与出射角度（30°）
目标：计算曲线坐标点
基本参数模块输入：A1点尺寸、光学器件形式能量映射模块：theta/r映射关系。