1 复旦大学 电光源研究所，上海 200433
2 中车长春轨道客车股份有限公司，吉林 长春 130062
在驾驶舱光环境的工效学研究中眩光对人体的影响是一个重要的因素，对于现代列车而言，其操作任务需要驾驶员更多地关注车内各种仪表的运行，及时发现并处理行车中遇到的各种情况。因此，各种情况下的眩光有可能造成危害驾驶安全等问题，该文通过对某型列车的司机室进行光学仿真，用主成分分析法找出对司机室光环境影响较大的因素。结合物理测试以及TracePro软件仿真得到的结果，说明司机台照明灯对于司机室整体光环境影响最大，并且针对主要的影响因素提出了有利于降低司机室内眩光，增加司机室内视觉舒适性的建议。
人机工效学 眩光 司机室 仿真 视觉工效 ergonomics glare cab simulation visual ergonomics
1 复旦大学信息科学与工程学院电光源研究所, 上海 200433
2 复旦大学工程与应用技术研究院, 上海 200433
提出一种用于机器视觉的能获得高质量图像的发光二极管(LED)环形阵列结构的优化照明设计方法。所提方法由成像理论和Taguchi方法组成,以获得均匀的照明分布。根据成像理论,推导出图像对比度与照度均匀度之间的关系。在此基础上,获得了影响照度分布的主要参数,并在直交表中设计模拟实验的参数组合,利用TracePro软件进行仿真模拟。然后,得到各参数对均匀性的最佳参数组合和影响程度,在模拟实验中优化后的参数组合的照度均匀度达89.31%。最后,设计了一种性能良好的机器视觉光源,相关实验证明,该灯具可以满足机器视觉的光照需求,均匀度可达80.35%。所提方法可有效解决关于机器视觉的光学设计问题。
成像系统 照度设计 LED环形阵列 光学设计方法 机器视觉 光学学报
2020, 40(20): 2011003
1 复旦大学电光源研究所先进照明技术教育部工程研究中心， 上海 200433
2 中国舰船研究设计中心， 湖北 武汉 430064
为了验证小尺寸光源的不舒适眩光评估模型对LED的适用性，使用两种色温的白光LED产生不舒适眩光，在4种眩光源亮度和4种观察角度下进行实验，并在每种条件下进行deBoer评分。实验结果表明，白光LED的偏心角增大，会增加亮度对比度；白光LED的亮度越大，偏心角越小，则deBoer评分越高，即产生更多的不舒适眩光。对小尺寸光源模型UGRsmall以及位置系数修正模型UGRS1和UGRS2进行实验验证，结果表明模型计算值与主观实验不舒适眩光评分的相关性较高。将UGRS2模型增加优化系数并进行优化得到模型UGRSa，将偏心角加入模型UGRsmall并修正后得到UGRSk，UGRSa和UGRSk均具有更好的性能。
视觉光学 不舒适眩光评估模型 验证和优化
复旦大学信息科学与工程学院光源与照明工程系, 上海 200433
在LED照明应用中为实现矩形均匀照度分布要求，提出了一种基于一阶线性偏微分方程的自由曲面反射器设计方法。基于微分几何理论和折射定律描述了光线与自由曲面的相互作用。根据LED光源特性建立了朗伯光源与矩形被照面之间的能量拓扑关系，推导了自由曲面反射器的一阶线性偏微分方程和边界条件。分别使用Runge-Kutta法和有限差分法对边界条件和偏微分方程进行数值计算，并对计算结果进行光线追迹仿真。仿真结果表明自由曲面反射器光通利用率达到了94%，矩形被照面横向照度均匀度达到了0.9，纵向照度均匀度达到了0.8。程序计算时间少于1 s。
光学设计 自由曲面反射器 数值计算 矩形照度分布 LED照明 光学学报
2012, 32(10): 1022006
复旦大学信息科学与工程学院光源与照明工程系, 上海 200433
LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命之间互相影响、紧密联系。在设计、使用LED时需要综合考虑各个参数才能使LED工作在最佳状态。针对LED提出了光电热寿命理论，该理论揭示了LED的输出光通量、输入电功率、结温以及寿命这4个参数之间的内在联系。使用该理论可以建立LED寿命预测模型，找到LED的输出光通量和寿命之间的关系式，根据该关系式可以预测LED的寿命，评估LED的可靠性。由此可以找到合适的LED工作点，兼顾LED输出光通量和LED寿命，实现LED在全生命周期内输出光通量最大，从而达到优化LED工作状态的目的。
光电子学 光电热寿命理论 寿命预测
