扩展光源下曲面能量映射优化设计提升照度均匀性

本文主要探讨了一种创新的光学设计方法，即基于扩展光源的曲面能量映射优化设计。该方法的核心在于利用预先计算的目标面能量分布趋势，对目标面的网格单元进行重新分配，从而构建出新型的自由曲面透镜面型。这种方法旨在解决在扩展光源环境下，如LED照明系统中的照度非均匀性问题。 研究者黄丹、冯奇斌等人首先提出了一种反馈优化策略，这种策略允许设计师在设计过程中考虑到光源特性与目标面几何之间的相互作用。通过改变目标面半径与高度的比例（DHR），以及透镜高度与LED宽度的比例，他们观察到这些参数的变化对照度均匀性有显著影响。当DHR设置为2，透镜高度和LED宽度比例从1:1调整到1.5:1时，照度非均匀性得到了显著降低，下降幅度达到了8.97%到11.95%。而当透镜高度与LED宽度的比例保持在1.5:1，DHR从1.8调整到2.2时，照度非均匀性下降范围更大，从7.60%到16.49%。 值得注意的是，这个优化设计方法的优势在于它不依赖于复杂的仿真软件，减少了迭代次数，使得设计过程更为简便且高效。这对于实际应用来说具有很高的实用价值，特别是在需要快速响应和优化的工业设计环境中。 这项工作提供了在扩展光源背景下提高透镜设计效率和光分布均匀性的新途径，对于提升照明设备的性能和用户体验具有重要的理论和实践意义。对于光学设计人员和相关领域的工程师来说，理解并掌握这种基于曲面能量映射的反馈优化方法，将有助于他们在设计自由曲面透镜时实现更好的光控制和照度均匀性。