1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程国家级实验教学示范中心，吉林 长春 130022
针对可见光通信系统存在的光照度和接收平面功率分配不均匀的问题，提出了基于多种群遗传算法的光源布局模型。以 15个 LED灯为例，构造和接收功率方差有关的适应度函数，采用多个种群协同进化的方式，对 LED灯的位置坐标信息进行寻优。经 Matlab R2016a仿真结果表明，优化后的功率分布直观上更均匀，功率方差达到 1.5744 dBm，照度范围为 889 lx ~1009 lx，照度均匀度亦达到 91.73%，均优于传统遗传算法优化的布局和多种群遗传算法优化的矩形布局，从而为系统优化 LED灯布局使得用户获得更好的通信体验提供了一种借鉴方案。
可见光通信系统 光源布局 照度均匀度 功率均匀性 多种群遗传算法 visible light communication system light source layout the uniformity ratio of illuminance the evenness of power multi-population genetic algorithm
1 长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室, 吉林 长春 130022
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电中心, 重庆 400714
提出了一种光刻机照度均匀度多点测量方法,该方法利用紫外增强PIN光电二极管,同时快速测量曝光机照面多点的光强,通过在传统电流-电压放大电路的基础上进行改进,同时使用复合放大的方法,大大提高了曝光机照度均匀度多点测量方法的重复性,使每一测量单点测量重复性控制在0.02 mW/cm
2。利用紫外增强PIN光电二极管光刻机光源进行实验,结果表明,多点测量一致性小于0.1 mW/cm
2,且检测的照度均匀性符合要求。
测量 照度均匀度 多点测量 光刻技术 光刻机 实时检测 激光与光电子学进展
2018, 55(6): 061203
厦门工学院电子信息与电气工程学院, 福建 厦门 361021
为了解决现有照明光纤束的发光二极管(LED)透镜耦合器的厚度和均匀性问题,根据菲涅耳光学理论和全反射原理设计了一款新型菲涅耳透镜耦合器。利用菲涅耳旋转曲面和自由曲面全反射旋转面,将LED朗伯光源发出的光束整形得到平顶光束,再耦合到光纤束中实现均匀照明。采用1 W的3535白光LED作为光源,在TracePro软件中对所设计的菲涅耳透镜耦合器模型进行光线追迹仿真。结果表明,当菲涅耳透镜最大直径为14.9 mm、厚度为7.8 mm、输出光束发散角度为60°时,在耦合距离为2 mm的接收屏上得到直径10 mm、照度均匀性达92%的均匀光场。
光学设计 发光二极管 菲涅耳透镜 耦合器 照度均匀度 非球面设计 激光与光电子学进展
2018, 55(2): 022201
1 华南理工大学 材料科学与工程学院, 广东 广州 510640
2 华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
3 华南理工大学 聚合物新型成型装备国家工程研究中心, 广东 广州 510640
4 华南师范大学 美术学院, 广东 广州 510631
为了在现有研究基础上使LED阵列光源的照度均匀度进一步提高, 提出了一种新的LED阵列优化途径。根据Ivan Moreno提出的二维LED阵列优化设计方法, 本文设计了以两种不同方式分布排列的二维优化LED阵列。利用果蝇优化算法对二维优化LED阵列芯片的位置参数进行进一步优化, 实现 LED阵列位置参数的三维空间的优化设计, 使LED阵列光源的照度均匀度更优。使用TracePro对LED阵列的三维优化结果进行验证。研究结果表明, 基于果蝇优化算法, 经三维优化后的圆形LED阵列的照度均匀度可达到96.0%, 相较于二维优化后的圆形LED阵列提高了25.3%; 经三维优化后的正方形LED阵列的照度均匀度可达到97.4%, 相较于二维优化后的正方形LED阵列提高了7.7%。该优化方法被证明是可行的, 相较于传统优化方法, 该方法节约了大量人力物力成本。
LED阵列 果蝇优化算法 照度均匀度 优化 LED array fruit fly optimization algorithm illumination uniformity optimization
1 顺德职业技术学院 电子与信息工程学院, 广东 佛山 528300
2 暨南大学 光电工程研究所, 广东 广州 510632
3 广州市光机电技术研究院, 广东 广州 510632
为了检验软件模拟道路照明特性的可行性, 从几种不同配光曲线的LED路灯的仿真结果出发, 按照规范的方法实测了它们的路面照度。比较发现, 同一路面上各点的照度与仿真值之间有着相同的比值。进一步计算发现, 两者的照度均匀度相等。这表明仿真软件能比较准确地反映路灯的路面照明效果。另外, 还研究了路灯的光衰性能, 发现散热性能好的灯具光衰更慢, 寿命更长。
LED路灯 道路照明 照度均匀度 光衰性能 LED street lamps road illumination illuminance uniformity luminous decay performance
1 福建师范大学光电与信息工程学院医学光电科学与技术教育部重点实验室, 福建 福州 350007
2 福建鸿博光电科技有限公司, 福建 福州 350007
设计了一种防眩光LED 工矿灯，在工矿灯中加入漏斗形自由曲面反光件，优化工件外表面的形状使灯杯内壁照度变均匀，大大降低工矿灯的眩光值。通过SolidWorks 建模、TracePro 模拟计算分析，优化后的眩光值由52.8 降为24，能够满足各类体育照明的要求。从人眼视觉角度分析设计结果，优化前人眼直接看到极亮的LED 芯片且灯杯内壁均匀度只有0.383，优化后人眼看不到LED 芯片只能看到灯杯内壁，其照度均匀度达0.824，平均照度值也大大降低，人眼可以直视灯具而不刺眼。与现有灯具比较，防眩光优势突出，市场前景广阔。
光学设计 防眩光 工矿灯 体育照明 自由曲面 照度均匀度 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 042201
1 浙江大学 光电信息工程学系, 浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心, 杭州 310027
2 中国计量学院 光学与电子科技学院, 光电子技术研究所, 杭州 310018
为了提高光能利用率和照度均匀性, 减小炫光的产生, 需要对LED路灯进行二次光学配光设计.本文以空间光折射定律为基础, 对LED光线空间和路面区域进行一一对应的网格划分, 结合优化的双向迭代算法生成自由曲面透镜, 实现矩形光斑输出.仿真结果表明, 配光后的LED整体光能利用率为90.4%, 能量基本被限制30 m×13 m的矩形区域内, 水平方向和垂直方向的照度均匀度分别为83.2%和71.7%.当LED以30 m间隔平行排列时, 可以在路面形成宽度约为14 m的光斑, 垂直照度均匀度提高为77.2%.据此开模制造的LED路灯配光曲线为蝙蝠翼型, 横向和纵向±62°和±40°范围内的平均照度分别为31.17 lx和25.72 lx, 满足国家道路照明标准, 实验验证了该透镜设计算法的可行性和实用性.
自由曲面 优化设计 迭代 照度均匀度 LED LED Freeform surface Optimization design Iteration Illumination uniformity
随着半导体照明技术的发展,LED路灯应用日益广泛。其二次配光设计对LED路灯照明具有重要的作用。LED路灯应用中,为了使其照度和照度均匀度满足一定的要求,设计采用了自由曲面透镜的二次配光。根据折射定律、目标照明面光分布和照度均匀建立自由曲面的方程,数值法求得面型数据并导入建模软件拟合成透镜实体,对利用自由曲面透镜配光的LED及LED路灯进行了光线追迹仿真及分析。结果表明基于自由曲面透镜的LED路灯具有较好的照度、亮度和均匀度。
二次配光 自由曲面 照度均匀度 LED路灯 secondary light distribution freeform surface illumination uniformity LED street lamp
天津大学精密仪器及光电子工程学院,光电信息技术科学教育部重点实验室,天津,300072
为了使发光二极管(LED)照明灯具发出的光线在路表面的光照度分布更合理,能够更有效地使用有限光能量,现主要针对采用LED的道路照明灯具,用专业的光学系统仿真模拟软件Lighttools进行路面照度分布的模拟,并根据结果进行优化设计,从而设计出合理的外光学系统,并提出一种新型的透射散射元件.根据设计和模拟内容,初步加工成形一个散射元件,并进行了验证实验.结果表明该元件在改善LED道路照明灯具的光强分布性能方面有一定的功效.
道路照明 Lighttools软件 模拟 照度均匀度
