留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法

戴艺丹 屈恩世 任立勇

戴艺丹, 屈恩世, 任立勇. Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2690-2695.
引用本文: 戴艺丹, 屈恩世, 任立勇. Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2690-2695.
Dai Yidan, Qu Enshi, Ren Liyong. Rapid modeling method of LED free-form surface lens based on Scheme language[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9): 2690-2695.
Citation: Dai Yidan, Qu Enshi, Ren Liyong. Rapid modeling method of LED free-form surface lens based on Scheme language[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(9): 2690-2695.

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法

基金项目: 

国家自然科学基金(61275149)

详细信息
    作者简介:

    戴艺丹(1989-),女,硕士生,主要从事LED二次光学设计方面的研究。Email:daiyidan@opt.ac.cn

  • 中图分类号: TN312+.8

Rapid modeling method of LED free-form surface lens based on Scheme language

  • 摘要: 传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律, 沿经纬方向分别迭代求解, 在得到自由曲面各节点坐标后,分别采用3D建模软件和Scheme语言编程构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了100万条光线,直径1mm的光源在距离地面10 m、面积为40 m10 m的照明区域内的照度分布。结果表明:利用Scheme语言在光学仿真软件中直接快速建模避免了模型从3D软件导入光学仿真软件时产生的微小形变从而使光照均匀度由67%提升到93.5%。同时Scheme语言编程建模仅需5 s,建模速度远高于3D建模软件。
  • [1] Lai Liping, Zhuang Qiren, Liu Shiwei, et al. Design if freeform lens for uniform illumination on panel of LED fat light[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(2): 561-566. (in Chinese)
    [2]
    [3]
    [4] Lin Chifeng, Fang Yubin, Chen Taoshing. Design of optical lens for LED road lighting[C]//SPIE, 2012, 8484: 848413, 1.
    [5] Hu Xiaojia, Qian Keyuan. Optimal design of optical system for LED road lighting with high illuminance and luminance uniformity[J]. Appl Opt, 2013, 52(24): 5888-5893.
    [6]
    [7]
    [8] Tu Dawei, Wu Rengmao, Yang Hengliang, et al. Effect of optical structure on output light intensity distribution in LED package[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(5): 832-838. (in Chinese)
    [9]
    [10] Wang Wei. Study on the design method of uniform illumination based on transmitted free-form surface theory[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2006. (in Chinese)
    [11]
    [12] Roland Winston, Juan C Minano, Pablo Benitez. Nonimaging Optics[M]. Burlington: Elsevier Academic Press, 2005: 43-67.
    [13]
    [14] Bortz J, Shatz N, Pitou D. Optimal design of a nonimaging projection lens for use with an LED source and a rectangular target[C]//Proc. SPIE, 2000, 4092: 130-138.
    [15] Li Baicheng, Zhang Dawei, Huang Yuanshen, et al. A new structure of multi-layer phosphor pachage of white LED with high efficiency[J]. Chinese Optics Letters, 2010, 8(2): 221-223.(in Chinese)
    [16]
    [17] Parkyn B, Pelka D. Free-form illumination lens designed by a pseudo-rectangular lawnmower algorithm[C]//SPIE, 2005, 6338: 633808.1-7.
    [18]
    [19]
    [20] Ries H, Muschaweck J. Tailoring freeform lenses for illumination[C]//SPIE, 2001, 4442: 43-50.
    [21]
    [22] Wang Hong, Chen Zanji, Wu Heng, et al. Design method of LED headlamp freeform optical lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1529-1534. (in Chinese)
    [23] Jacobson B, Gengelbach R. Lens for uniform LED illumination: an example of automated optimization using Monte Carlo ray tracing of an LED source[C]//SPIE, 2002, 4446: 130-138.
    [24]
    [25]
    [26] Yin Shaoyun, Wang Zhongxun, Sun Xiuhui, et al. Design of Freeform LED Lens with Large Light Deflection Angle for Road Lighting Application[C]//SPIE, 2012, 8560: 85600E, 1-7.
    [27]
    [28] Ding Yi, Zheng Zhenrong, Gu Peifu. Freeform LED lens for uniform illumination[J]. Opt Express, 2008, 16(17): 12958-12966. (in Chinese)
    [29] Kent Dybvig R. The Scheme Programming Language Fourth Edition[M]. US: The MIT Press, 2009.
  • [1] 廖清明, 冯泽心.  面向光束整形的自由曲面衍射光学设计方法(特邀) . 红外与激光工程, 2023, 52(7): 20230430-1-20230430-11. doi: 10.3788/IRLA20230430
    [2] 许宁晏, 陈露, 黄静, 邹宇通, 袁群, 高志山.  自由曲面成像光学系统的初始结构设计方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210852-1-20210852-12. doi: 10.3788/IRLA20210852
    [3] 芮丛珊, 曾春梅, 冯志强, 夏成樑, 洪洋.  离轴反射式头戴显示光学系统的自由曲面设计方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20211119-1-20211119-11. doi: 10.3788/IRLA20211119
    [4] 蒋婷婷, 冯华君, 李奇.  自由曲面变焦的内调焦式光学系统设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(4): 20200290-1-20200290-8. doi: 10.3788/IRLA20200290
    [5] 张玮钒, 颜昌翔, 高志良, 王思宇, 申箫, 袁静, 董有志.  二自由度快速控制反射镜系统固有频率优化设计 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200450-1-20200450-12. doi: 10.3788/IRLA20200450
    [6] 宋俊玲, 姜雅晶, 饶伟, 孙秀辉, 陈建军.  超声速燃烧场高密度光学测量环设计方法研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210063-1-20210063-10. doi: 10.3788/IRLA20210063
    [7] 毛姗姗, 李艳秋, 刘克, 刘丽辉, 郑猛, 闫旭.  高数值孔径自由曲面极紫外光刻物镜光学设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814002-0814002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0814002
    [8] 赵宇宸, 何欣, 张凯, 刘强, 崔永鹏, 孟庆宇.  轻小型大视场自由曲面离轴光学系统设计 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1218001-1218001(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1218001
    [9] 程颖, 房丰洲, 卢永斌, 张效栋.  圆锥曲面Fresnel透镜数值设计方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 718005-0718005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0718005
    [10] 孟庆宇, 汪洪源, 王严, 纪振华, 王栋.  大线视场自由曲面离轴三反光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018002-1018002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.1018002
    [11] 刘军, 黄玮.  反射式自由曲面头盔显示器光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1018001-1018001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1018001
    [12] 孟祥翔, 刘伟奇, 张大亮, 姜国华, 朱秀庆, 杨建明.  双自由曲面大视场头盔显示光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 418004-0418004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0418004
    [13] 曾丹, 彭冬生, 蒋月.  LED照明的光学器件设计与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1220001-1220001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1220001
    [14] 侯宇.  LED小角度照明透镜的设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 518004-0518004(3). doi: 10.3788/IRLA201645.0518004
    [15] 赖丽萍, 庄其仁, 刘士伟, 胡奕彬.  用于LED 平板灯面板均匀照明的自由曲面透镜设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 561-566.
    [16] 孟祥翔, 刘伟奇, 魏忠伦, 柳华, 康玉思, 冯睿, 张大亮.  采用双自由曲面整形的无掩模光刻照明系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1505-1510.
    [17] 陈颖聪, 文尚胜, 罗婉霞, 陈津桥, 谢嘉宁.  自由曲面底板的LED 光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2947-2953.
    [18] 王洪, 陈赞吉, 吴衡, 葛鹏.  自由曲面LED汽车前照灯光学透镜设计方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1529-1534.
    [19] 于洋, 蹇毅, 潘兆鑫, 金亚平, 汤心溢.  红外二次成像无热化光学系统设计与实测 . 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3180-3184.
    [20] 孙秀辉, 杜惊雷, 尹韶云, 邓启凌, 杜春雷.  非球面内表面调制的自由曲面配光透镜设计方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 163-166.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  420
  • HTML全文浏览量:  71
  • PDF下载量:  144
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-05
  • 修回日期:  2015-02-15
  • 刊出日期:  2015-09-25

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法

    作者简介:

    戴艺丹(1989-),女,硕士生,主要从事LED二次光学设计方面的研究。Email:daiyidan@opt.ac.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61275149)

  • 中图分类号: TN312+.8

摘要: 传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律, 沿经纬方向分别迭代求解, 在得到自由曲面各节点坐标后,分别采用3D建模软件和Scheme语言编程构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了100万条光线,直径1mm的光源在距离地面10 m、面积为40 m10 m的照明区域内的照度分布。结果表明:利用Scheme语言在光学仿真软件中直接快速建模避免了模型从3D软件导入光学仿真软件时产生的微小形变从而使光照均匀度由67%提升到93.5%。同时Scheme语言编程建模仅需5 s,建模速度远高于3D建模软件。

English Abstract

参考文献 (29)

目录

    /

    返回文章
    返回