LED平凸透镜设计：实现均匀照明的新方法

"本文介绍了一种用于实现均匀照明的LED平凸透镜设计方法，基于非成像光学的核心理论，包括光学扩展量守恒和能量守恒，利用Matlab的DDE技术与Tracepro的Scheme语言进行动态数据链接，提高了模型的精确度。通过这种方法设计的透镜直径为23mm，材质为光学级PC，在10mm距离下光学效率可达51.99%。" 本文详细探讨了如何设计一种LED平凸透镜以实现均匀的圆形光斑照明。透镜设计的关键在于利用非成像光学的基本原理，这包括对光学扩展量守恒和能量守恒的理解与应用。光学扩展量守恒是光学系统设计中的一种基本法则，它保证了光线经过光学系统后，总的光能量不发生改变；而能量守恒则确保了系统在传播过程中能有效地分布光能。 作者们依据Snell定律来构建透镜轮廓曲线满足的常微分方程。Snell定律是光学中的基本定律，描述了光在不同介质中传播时折射角与入射角的关系，对于透镜设计至关重要，因为它决定了光线如何在透镜表面反射和折射，从而控制光线的传播路径。 在实现过程中，研究者运用了Matlab的动态传输（DDE）技术，这是一种能够处理延迟依赖关系的高级工具，结合Tracepro中的Scheme语言，建立了透镜的3D模型。这种方法避免了传统方式中通过3D软件拟合曲线带来的误差，提高了模型精度，使得透镜的设计更加精确和高效。 设计的平凸透镜具有23mm的直径，其材料选择为光学级聚碳酸酯（PC），这种材料具有良好的光学性能和耐热性，适用于LED照明应用。当透镜距离光源10mm时，其光学效率达到了51.99%，这意味着大约有52%的输入光能被有效利用，这在光学设计中是一个相当不错的效率。 该研究提供了一种创新的LED平凸透镜设计方法，能够有效地解决LED照明的均匀性问题，对于提高照明质量和节能具有重要意义。这种设计方法和技术不仅适用于LED灯具，还可能推广到更广泛的光学系统设计领域。