LED照明光学系统的设计及其阵列光照度分布研究

围绕非成像光学系统的两大核心问题,即光强和光照度,开展LED 照明光学系统的研究。根据LED芯片发光的理论模型,利用光学机构仿真 软件。TracePro对LED进行光学建模,即LED的一次光学设计,光线追迹 表明所建模型的光强分布与实验值吻合较好,并对LED出射的光线作出了 具体分类统计。在此基础上开展LED的二次光学设计,即提高LED的法向 光强大小,在比较不同形式的非成像光学组件后,结合实际情况最终选择 旋转抛物面反射体与LED构成系统,并且反射体与LED的空间相对位置变 化导致整个系统的法向光强有两个峰值,但它们的成因不同。此外,采用 理论推导和计算机模拟相结合的方法对LED阵列的光照度分布进行了研 究。推导出LED阵列对与其平行的平面上的光照度分布公式,并用计算机 模拟加以验证,两者吻合较好。在前面工作的基础上,结合实际道路照明 工程,对影响路面光照度分布的因素作了定量研究,这些因素有:LED的 阵列形式、LED的数量、LED之间的间距、LED路灯离地面的高度、LED 路灯之间的间隔,并推导出了整个路面的光照度分布公式及相应的变化曲 线,给出了分析此类实际问题的一个基本方法,相关成果可为LED照明光 学系统的设计和研究提供依据。