基于室内非定向的可见光通信系统的朗伯光源阶数优化

研究了一个基于室内非定向视距的可见光通信系统的发光二极管(LEDs)的朗伯光源阶数优化。从一个传统的朗伯体LED模型中得到一个关于朗伯阶数优化的表达式,分析室内多发射端的非定向视距可见光通信信道特性,包括光功率的分布以及配置单个和四个发射端情况下的多径时散,并通过仿真信道频率响应来估算传输带宽。仿真研究结果表明,利用朗伯阶数优化可以显著提升室内非定向视距光无线通信系统的传输带宽,尤其是对于具有多发射端配置的系统。

紫外光LED固化面光源光学系统设计

为解决紫外光LED固化面光源光斑均匀性差及辐照强度低的问题,提出一种阵列式紫外光LED固化面光源光学系统的设计方法。基于几何光学及菲涅耳定律等相关理论,完成近朗伯光型LED透镜自由曲面轮廓线的推导,结合理论公式计算出透镜阵列排布时透镜之间的最佳间距。结果表明:透镜有效控制了光线的发散,提高了阵列面光源所产生光斑的辐照强度及照度均匀度,使阵列结构更加紧凑。当光源半值角分别为27.5°和15.5°时,照度均匀度分别为95.3%和98.6%,辐照强度分别是理想朗伯型光源阵列的2.5倍和6.4倍。进一步分析了工作距离和芯片形状及其尺寸对面光源光学系统的影响,并通过实验对模拟结果进行验证,为紫外发光二极管的应用及光学系统设计提供了一定的理论依据。

近朗伯光型LED透镜的光学设计

根据朗伯光源的特点,定义近朗伯光源函数,设计LED透镜的光学模型,求得LED的截面曲线方程,运用龙格—库塔法求解方程并在MATLAB中使用多项式拟合获得相关数据及修正后的数据,通过Tracepro仿真得到希望的LED近朗伯光源封装模型数据及仿真效果.提出一种LED近朗伯光源光学模型封装的简化设计方法.

大功率LED均匀线光源光学系统设计

提出一种点光源经复合旋转椭球腔反射获得均匀线光源的方法。依据多聚光中心点半宽度叠加均匀线光源方法建立复合椭球腔初始数学模型并推算其初始参量。通过第一焦点处(0,0,10)建立朗伯体光源LED朗伯发光模型,以0.01°为步长调节七个初始椭球旋转角度参量,使得七个中心点辐射通量相等,在z=51.5 mm平面处获得一个长10 mm、有效半高全宽为3 mm、均匀度为88.81%的线形光斑。该方案实现了LED点光源向均匀线光源的转换,并以此方法为依据用于侧面泵浦聚光腔设计。

实现LED均匀照明的透镜设计

根据LED光源的特点,定义朗伯光源和近朗伯光源的函数,提出一种LED均匀照明的透镜设计方法。推导出产生均匀光斑的透镜设计方程,采用MATLAB求解该方程的数值解,可实现在目标区域内的均匀照明。

一种LED均匀照明的透镜设计

由于LED发射光强的逐渐提高,许多照明系统使用单颗LED作为光源就可以满足不同场合的需求。通过对LED的发光特性的分析,提出了一种以单颗LED作为光源的均匀照明透镜的设计。首先由Snell定律和能量守恒定律构建出满足设计条件的透镜的数学方程,运用MATLAB进行编程解出该方程,再使用Pro/E对求解出的坐标点进行拟合来得到透镜模型,最后用Trace Pro将得到的透镜模型进行光线追击,通过得到的照度图可知最终达到在规定区域内均匀照明的需求。

一种实现LED均匀圆斑照明透镜的自由曲面设计

由于大多数LED的发光特性表现为朗伯光源,文中提出一种实现LED均匀照明的透镜设计方法。建立了能产生均匀光斑的自由曲面透镜方程,通过Matlab编程得到数值解,并通过建模软件Pro/E建立了透镜模型,最终采用Tracepro进行模拟验证。实验结果表明,利用此方法给LED进行配光,可使照明目标面获得均匀的照度。

实现LED均匀照明的透镜自由曲面设计的集成程序

我们介绍了实现LED均匀照明的透镜自由曲面设计的集成程序。集成程序具有自定义透镜和查表透镜两种功能。自定义透镜的数据文件可导入SOLIDWORKS、PROE等机械设计软件生成实体模型或者利用VB调用SOLIDWORKS得到step格式的模型,然后利用TRACEPRO等光学软件模拟仿真。查表透镜包括了55种常用透镜,每种透镜对应的各项参数、3维模型、仿真效果图以及单位功率芯片作用下平均照度值都能在界面上呈现。

LED光照度比测距方法研究

为了减小室内可见光测距方法中由光源输出光功率波动引起的测距误差,本文提出了利用LED光照度比测距的室内测距法。深入分析了测距误差大小与光源高度、测量距离及LED光源地面投影点照度变化的依赖关系,得到照度比测距方法测量误差控制原则。理论分析表明,在通常的LED室内照明高度2~5 m,测距范围0~5 m条件下,测距精度<10 cm。

基于线性化动态范围变换的光学投影层析三维成像

传统的光学投影层析受相机感光元件动态范围及曝光时间的限制,难以对具有复杂空间结构分布的样品获取其完整且精细的三维结构信息。针对传统光学投影层析三维成像系统存在的问题,提出了在传统光学投影层析技术中引入朗伯体光源以及线性化动态范围变换的新方法。使用朗伯体光源照射样品,通过多次曝光分别对样品进行图像采集,获取相机实际响应曲线,线性化处理曲线中非线性响应区域以解决传统多次曝光动态范围变换存在的非线性失真和假象问题,然后应用图像融合技术对多次曝光获取的原始图像数据进行融合,运用反投影算法重构样品三维成像,从而获得具有复杂空间结构样品的精细三维结构信息。理论分析与成像结果表明,这种基于光学投影层析的三维结构成像新方法可以获得复杂空间结构样品更多的信息。