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LED照明灯具与光学系统设计

LED照明技术陕西科技大学

电气与信息工程学院

王进军

第七章LED照明光学系统设计

7.1LED照明光学系统设计CAD软件

7.2LED照明光学系统的设计原理

7.3LED照明数据与计算

7.2LED照明光学系统的选择

7.3LED矿灯设计

7.4应用于博物馆文物展示的白光LED照明系统设计

7.5白光LED射灯设计

第七章LED照明光学系统设计

LED光学系统设计包括LED发光管内的光学设计和LED发光管外

的光学设计，前者通常称为一次光学设计，而后者则称为二次光学设

计。

LED内通常由芯片、反射杯和透明环氧树脂制成的光学透镜组成。

LDE芯片、反射杯和透镜的几何形状决定了LED出光后的空间光强分

布。

第七章LED照明光学系统设计

LED发光管外的二次光学设计主要是根据不同的实际应用需求使

LED出光后的空间光强分布发生改变，即光能量的分布发生变化，从

而更有效、更合理地利用有限的光能量。

因此，LED照明光学系统设计主要指的是LED发光外的二次光学

设计。

§7.1LED照明光学系统设计CAD软件

计算机辅助设计(CAD)技术的飞速发展，使得照明光学系统的研

究方法发生了巨大的变化，这主要表现在光学机构仿真软件在照明产

业中的普及。

目前，国际上采用的照明光学系统的设计软件主要下面有三种:

§7.1LED照明光学系统设计CAD软件

TarcePro光学机构仿真软件、

AASP高级系统分析程序、

Lighttoo1s照明系统设计软件。

在我国大陆用的较多的是TarcePro，而台湾地区则以AASP较为

流行。

1.TarcePro

TarcePro是LambdaResearch研制的一套以符合工业标准的

Aels固体建模引擎为核心所发展出来的光学机构仿真软件，是一套结

合了真实固体模型、强大光学分析功能、信息转换能力强及易上手的

使用界面的仿真软件，它可将真实立体模型与光学分析紧密结合起来。

目前，国际上在照明工程、组织光学、LED设计及应用等众多领

域中已经大量采用该软件进行计算机辅助设计

2.AASP

ASAP是BreaultResearchorganization研制的一套不受限制的、

非序列光线追迹软件。

它具有对物理光学、成像系统和照明系统进行建模分析的强大功

能，它的图形工具允许用户进行截面分析，或者对几何模型、光线追

迹、分析结果进行三维演示。AASP还可以分析散射、衍射、反射、折

射、吸收、偏振、非序列光线追迹和高斯光束传播。

§7.1LED照明光学系统设计CAD软件

3.Lighttools

Lighttools是opticalResearchAssociates研制的一套全新的具

有光学精度的交互式三维实体建模软件体系，它提供最现代化的手段

直接描述光学系统中的光源、透镜、反射镜、分束器、衍射光学元件、

棱镜、机械结构以及光路。

§7.1LED照明光学系统设计CAD软件

3.Lighttoo1s

由于Lighttools把光学和机械元件集合在统一的体系下处理，并

配有“放置”光源、发射光线的非序列追迹强大功能，使它在系统初

步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设

计分析、单位各部门间学术交流和数据交换、课题论证或产品推广等

各环节中发挥重要的作用。

§7.2LED照明光学系统的设计原理

1.LED照明光学系统的成

LED照明光学系统属于非成像光学系统，必须考虑物方空间的亮

度分布，光源的形状以及象方亮度分布特性。

成像光学系统在像方一般是成一个平面像，照明光学系统需要照

亮的往往是一个立体空间。

§7.2LED照明光学系统的设计原理

1.LED照明光学系统的构成

成像光学系统的物象空间有点对称的共扼关系，故可以