扩展光源准直照明系统：出射光束发散特性分析

"这篇研究文章探讨了扩展光源准直照明系统的出射光束发散特性，这直接影响到其照明距离的极限。通过费马原理，文章提出了平凸准直透镜的面型解析表达式，并利用成像光学理论推导出在扩展光源条件下，准直照明系统中出射光束发散角的计算公式。经过模拟仿真和实验验证，研究人员发现发散角与光源面积成正比，与透镜焦距成反比，而与透镜口径无关。这一发现为优化扩展光源准直照明系统的发散角提供了理论支持，对于探照类灯具的光源选择和准直配光透镜设计具有指导作用。" 文章深入研究了扩展光源在准直照明系统中的应用，特别关注了出射光束的发散特性。扩展光源通常指的是非点状光源，如LED或大面积荧光灯，它们在照明系统中会产生比点光源更复杂的光学效果。文章首先介绍了费马原理，这是光学中基本的光线传播原理，用于确定光线在满足最短时间路径条件下的传播路径。 接着，作者们基于费马原理推导出平凸准直透镜的面型解析表达式。这种透镜设计用于将扩展光源发出的光线转化为平行光束，以实现远距离的准直照明。他们进一步运用成像光学的相关理论，推导出在扩展光源条件下，光束发散角的计算公式。这个公式为理解和预测准直照明系统的性能提供了定量工具。 通过数值模拟和实验验证，研究团队发现，扩展光源的发光区域越大，出射光束的发散角也越大，这意味着照明范围会更宽，但照明距离可能会缩短。相反，增加准直透镜的焦距可以减小发散角，从而延长照明距离。然而，有趣的是，透镜的口径大小并不直接影响发散角，这为设计紧凑而高效的照明系统提供了新的思路。 这项研究的结果对于照明设备的设计者和制造商具有重要的实践价值。在开发探照类灯具时，可以根据光源的性质和所需的照明效果，合理选择光源大小和透镜焦距，以优化系统的发散角，达到理想的照明距离和覆盖范围。同时，这也为光学设计人员提供了理论依据，有助于他们在设计准直配光透镜时做出更加科学的决策。这项工作加深了我们对扩展光源准直照明系统特性的理解，对提升相关光学产品的性能有着积极的推动作用。