LED照明灯具与光学系统设计.ppt

面分成许多小的区域，光线从光源的不同点发射出来，通
过光学系统后投射到目标面上，即光线追迹。
在目标面的每一个小区域内都能接收到一定数量的光
线，通过每个光线数目的多少来确定整个照明面上的光照 度分布。
§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 光线在LED照明光学系统内的传播遵循几何光学的反 射定律和折射定律。 根据光线在光学系统内的传播方式的不同，通常光线 追迹分为两类： 序列光线追迹 非序列光线追迹
因此，LED照明光学系统设计主要指的是LED发光外
的二次光学设计。
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
计算机辅助设计(CAD)技术的飞速发展，使得照明光 学系统的研究方法发生了巨大的变化，这主要表现在光学 机构仿真软件在照明产业中的普及。 目前，国际上采用的照明光学系统的设计软件主要下 面有三种:
LED光学系统设计包括LED发光管内的光学设计和LED 发光管外的光学设计，前者通常称为一次光学设计，而后 者则称为二次光学设计。 LED内通常由芯片、反射杯和透明环氧树脂制成的光 学透镜组成。LDE芯片、反射杯和透镜的几何形状决定了 LED出光后的空间光强分布。
第七章 LED照明光学系统设计
LED发光管外的二次光学设计主要是根据不同的实际 应用需求使LED出光后的空间光强分布发生改变，即光能 量的分布发生变化，从而更有效、更合理地利用有限的光 能量。
§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
对绝大多数照明光学系统来说，对照明面的要求多是 光照度的要求。 因此，计算光源发出的光线通过光学系统后在照明面 上产生的光照度分布是十分必要的。
§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
常用的计算光照度的方法是，用一个二维阵列把目标
2. AASP ASAP是Breault Research organization研制的一套不 受限制的、非序列光线追迹软件。 它具有对物理光学、成像系统和照明系统进行建模分 析的强大功能，它的图形工具允许用户进行截面分析，或 者对几何模型、光线追迹、分析结果进行三维演示。 AASP还可以分析散射、衍射、反射、折射、吸收、偏振 、非序列光线追迹和高斯光束传播。
1. LED照明光学系统的构成 成像光学系统的物象空间有点对称的共扼关系，故可 以在视场中心和边缘选取几个抽样点，追迹光线到相应的 像点，用垂轴像差、点列图或光学传递函数对系统的成像 质量进行评价。
§7.2 LED照明光学系统的设计原理
1. LED照明光学系统的构成 而照明光学系统没有物象共扼关系，照明区域中任意 一点的照度都是由光源上许多点发出的光能，通过照明系 统分配后叠加形成的，故而无法套用成像系统的分析和评 价方法， 因此一般来说照明光学系统包括:光源、光学系统、 照明平面。
§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 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。
§7.2 LED照明光学系统的设计原理
重要的作用。
§7.2 LED照明光学系统的设计原理
1. LED照明光学系统的成 LED照明光学系统属于非成像光学系统，必须考虑物 方空间的亮度分布，光源的形状以及象方亮度分布特性。 成像光学系统在像方一般是成一个平面像，照明光学系统 需要照亮的往往是一个立体空间。
§7.2 LED照明光学系统的设计原理
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
3. Lighttools Lighttools是optical Research Associates研制的一套 全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，它 提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、 反射镜、分束器、衍射光学元件、棱镜、机械结构以及光 路。
2. LED照明光学系统光线追迹方法
（1）. 序列光线追迹
序列光线追迹的光线入射到系统中的每一个光学表面
的顺序都是已知的，即光线必须首先入射到系统第一个透
镜的前表面，然后入射到后表面，直至最后入射到系统的
像平面。
§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
序列光线追迹相对于非序列光线追迹来说，它比较直 观，每一条所追迹的光线通过系统各个表面的顺序是既定 的。 因此在成像光学系统中，通常只需要计算几条光线就 可以确定整个光学系统的性能。
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
TarcePro光学机构仿真软件、 AASP高级系统分析程序、 Lighttoo1s照明系统设计软件。 在我国大陆用的较多的是TarcePro ，而台湾地区则以 AASP较为流行。
Fra Baidu bibliotek
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
1. TarcePro
TarcePro是Lambda Research研制的一套以符合工业
标准的Aels固体建模引擎为核心所发展出来的光学机构仿
真软件，是一套结合了真实固体模型、强大光学分析功能
、信息转换能力强及易上手的使用界面的仿真软件，它可
将真实立体模型与光学分析紧密结合起来。
目前，国际上在照明工程、组织光学、LED设计及应 用等众多领域中已经大量采用该软件进行计算机辅助设计
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
§7.1 LED照明光学系统设计CAD软件
3. Lighttoo1s
由于Lighttools把光学和机械元件集合在统一的体系下 处理，并配有“放置”光源、发射光线的非序列追迹强大 功能，使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一
体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学
术交流和数据交换、课题论证或产品推广等各环节中发挥
第七章 LED照明光学系统设计
7.1 LED照明光学系统设计CAD软件 7.2 LED照明光学系统的设计原理 7.3 LED照明数据与计算
7.2 LED照明光学系统的选择
7.3 LED矿灯设计
7.4 应用于博物馆文物展示的白光LED照明系统设计
7.5 白光LED射灯设计
第七章 LED照明光学系统设计