最新led路燈光學(xué)設(shè)計及優(yōu)化技術(shù)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 05:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 部分的光也均勻分布在177。30o之內(nèi)。沿X方向的配光原理如圖3的右圖，內(nèi)凹的柱面鏡覆蓋了從LED發(fā)出的中間部分的177。76o之內(nèi)的光線，上表面“W”形狀的曲面將這部分光線均勻分配在發(fā)散角為177。60o之內(nèi)，并形成一個蝙蝠翼的配光曲線分布。透鏡兩端各有一全反射棱鏡，用來起截光的作用，收集剩下從LED發(fā)出的177。76o～177。90o的光(這部分光如果不經(jīng)過配光，直接射出后會造成眩光)，經(jīng)過透鏡兩端外側(cè)的全反射面反射和上表面“W”曲面的折射之后，重新分布在光束角177。30o之內(nèi)。兩部分的光疊加一起后形成一光束角為177。60o的光度分布，其光強的遠場角度分布(配光曲線)為蝙蝠翼形。圖3 Y和X剖面的設(shè)計原理在透鏡的Y方向，內(nèi)凹的非球面柱面鏡的設(shè)計和外側(cè)全反射面輪廓線的設(shè)計如圖5的(a)和(b)所示。圖5(a)為用MATLAB繪制的光路圖，從LED射出的177。40o以內(nèi)這部分光線，經(jīng)過柱面鏡折射之后，所有光線的反向延長線交于虛焦點“F”，經(jīng)過點“F”和柱面鏡的邊緣所形成的邊緣光線，其與光軸的夾角為177。，經(jīng)過上表面折射后，形成177。30o的出射光線。圖5(b)為用來計算外側(cè)全反射輪廓線上各點坐標值的數(shù)學(xué)模型。其中θ為LED出射光線OP與光軸OO’的夾角；Q(x，y)為外側(cè)全反射輪廓線上一點Q的坐標值，其反射線QR與光軸的夾角為δ；α為全反射棱鏡入射面的拔模角，以利于中間柱面鏡模芯的拔出，這里設(shè)置為2o。圖4 內(nèi)凹柱面鏡Y方向剖面迭代公式變量圖解(1)(2)(3)(a)αθθθ’POO’Q(x,y)γ=π/2βRSTDZβγγδγθ’+γβ θ’γαABCN(b)圖5(a)內(nèi)凹柱面鏡Y方向剖面在Zemax中的光路圖，(b)全反射棱鏡部分Y方向剖面的數(shù)學(xué)建模當(dāng)θ角從90o變化到40o時，反射角δ(即反射光線QR和豎直線QT之間的夾角)。從點Q(x，y)的角度關(guān)系，可以得出以下的式子:(4)以及(5)從公式(1)及(2)，可得出以下的式子：(6)其中，β為曲線BD在點Q(x，y)處的切線角，γ為切線QZ與豎線QT的夾角，PQ為P點位置的折射光線，θ/為PQ與水平線之間的夾角。曲線BD的導(dǎo)數(shù)和切線角β的正切函數(shù)之間有如下的關(guān)系：(7)其中，dy和dx為曲線BD在Y和X方向的微元。根據(jù)在P點位置的斯涅爾定律[3][4]，有如下關(guān)系：(8)因此：(9)當(dāng)θ角從90o變化到40o時，假設(shè)AB的初始值為1mm，聯(lián)合公式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)，Q(x,y)點坐標值可以通過數(shù)學(xué)模型的積分迭代法依次算出。圖6 全反射棱鏡部分Y方向剖面迭代公式變量圖解(10)(11)(12)(13)(14)圖7 X剖面，上表面配光設(shè)計的數(shù)學(xué)模型針對上表面在X
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