照明系统的光学设计 1 绪论
LED照明光学系统设计
反射器设计
总结词
反射器用于引导光线向特定方向照射，提高LED照明效率。
详细描述
反射器的设计通常采用具有高反射率的材料制成，如金属或 涂层。通过改变反射器的形状和角度，可以引导光线按照所 需路径传播，减少光的浪费和眩光。反射器与透镜的配合使 用，能够进一步优化照明效果。
散射器设计
总结词
散射器用于改善光线分布，提高照明均匀性和舒适度。
害物质，对环境友好。
响应速度快
LED的点亮响应时间短，可实 现快速开关和调光控制。
安全性高
LED不易损坏，对电压和电流 的变化具有较强的耐受能力， 不易引发火灾等安全事故。
LED照明应用领域
01
02
03
室内照明
LED可广泛应用于家庭、 办公室、商场等室内场所 的照明。
室外照明
LED也可用于城市景观照 明、道路照明、体育场馆 照明等领域。
颜色光谱
发光效率
LED的发光效率高，电能转化为光能 的效率可达50%以上，远高于传统光 源。
LED发出的光具有特定的颜色光谱， 取决于使用的半导体材料和制造工艺。
LED照明特点
01
02
03
04
长寿命
LED的使用寿命长，通常可达 5万小时以上，减少了更换和
维护的频率。
节能环保
LED的能耗低，相比传统光源 可节省大量能源，同时不含有
LED照明光学系统设计
• LED照明基础知识 • LED照明光学系统设计原理 • LED照明光学系统设计要素 • LED照明光学系统优化设计 • LED照明光学系统设计案例分析 • LED照明光学系统发展趋势与挑战
01
LED照明基础知识
LED照明原理
LED照明系统的光学设计与照明控制
LED照明系统的光学设计与照明控制随着科技的不断发展，LED（Light Emitting Diode）照明系统越来越被广泛应用于室内和室外照明领域，具有低能耗、长寿命、环保等优势。
然而，要充分发挥LED照明系统的优势，光学设计和照明控制是至关重要的。
本文将重点介绍LED照明系统的光学设计和照明控制原理，并探讨其在实际应用中的重要性和挑战。
一、LED照明系统的光学设计LED照明系统的光学设计是指对光源的控制和引导，以实现预期的照明效果。
在LED照明系统中，光源是LED芯片，其发光特性和光线分布决定了照明效果的质量和可靠性。
1. 发光特性LED芯片的发光特性包括色温、发光效率、发光角度等。
色温是指光源经过加热后的颜色特性，常用的单位是开尔文（K）。
选择合适的色温可以调整照明系统的色彩和氛围，满足不同场景的需求。
发光效率是指LED芯片将电能转化为光能的效率，高效率的LED芯片可降低能耗和热量产生，延长照明系统的使用寿命。
发光角度是指LED光线的发射方向范围，不同角度的发光角度可以实现不同的照明效果，如聚光、泛光等。
2. 光线分布LED芯片发出的光线需要经过透镜和反射器等光学器件的控制和引导，才能达到预期的照明效果。
透镜是一种能够将光线聚焦或分散的光学器件，通过改变透镜的曲率和形状，可以实现光线的控制和调整。
反射器则是一种能够将光线反射或折射的光学器件，通过反射器的设计和安装，可以改变光线的方向和强度，实现特定的照明要求。
二、LED照明系统的照明控制LED照明系统的照明控制是指通过智能设备和系统，对照明效果进行调节和管理。
照明控制技术可以实现灯光亮度、色温、颜色等参数的调整，满足不同使用场景的需求，并提供舒适的照明环境。
1. 灯光亮度调节灯光亮度调节是照明控制中最基本的功能之一。
通过调整LED芯片的驱动电流或使用调光器等装置，可以实现灯光的亮度调节。
对于不同的使用场景，如办公室、餐厅、剧院等，可以根据需求调节灯光的亮度，提供舒适的视觉体验。
工程光学基础绪论
❖光学部分：由各类透镜、棱镜、平面镜、 光栅等光学元件组合而成
Chapter1 2011.3
设计一个光电仪器的步骤
❖1. 初步设计 ❖ 原理方案拟定，外形尺寸计算，各分
系统确定
❖2 . 光学设计（像差设计） ❖ 确定具体的结构参数，校正像差，达
到要求的成像质量
Chapter1 2011.3
光学的另一个重要的分支是由成像光学、全息术和光 学信息处理组成的。这一分支最早可追溯到1873年阿贝提 出的显微镜成像理论，和1906年波特为之完成的实验验证； 1935年泽尔尼克提出位相反衬观察法，并依此由蔡司工厂 制成相衬显微镜，为此他获得了1953年诺贝尔物理学奖； 1948年伽柏提出的现代全息照相术的前身——波阵面再现 原理，为此，伽柏获得了1971年诺贝尔物理学奖。
不考虑光的本性 研究光的传播规律和传播现象
特点： 不考虑光的本性，把光认为是光线
光线的概念：能够传输能量的几何线，具有方向
光线概念的缺陷
Chapter1 2011.3
采用光线概念的意义： 1.用光线的概念可以解释绝大多数光学现象
影子、日食、月食
Chapter1 2011.3
2.绝大多数光学仪器都是采用光线的概 念设计的
Chapter1 2011.3
A
AO: 入射光线 OB: 反射光线 OC: 折射光线 NN: 过投射点所做的分界面法线 I1: 入射光线和分界面法线的夹 角，入射角 R1: 反射光线和分界面法线的夹 角， 反射角 I2: 折射光线和分界面法线的夹 角，折射角
Chapter1 2011.3
N B
I1
1
中红外线 10
远红外线 102
照明系统的光学设计与研发
照明系统的光学设计与研发下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!在现代社会中扮演着至关重要的角色。
1绪论
量 大容 超
信息高速公路 光纤传输 相干光传输 量子光传输 光交换
新 功 能
多媒体 传真、电话、可视电话 广播、有线电势 光盘、CD 激光打印机
超高速
光传感 激光测量 电场、磁场测量 激光雷达 激光陀螺仪
SR应用测量 光谱测量 物理性质测量 表面、界面测量
性 干 相
度 亮 高
高能量密度 激光切割 激光核技术和电子技术相结合而形成的 一门新兴的技术。 在整个信息技术的发展史上，光电子技术 算是后起之秀。 光波段的电子技术 光波段的器件及应用设计： 电光器件、光电器件等，特殊检测方法
功能器件 激光、发光器件 光接收器件 太阳能电池 光开关 光调制器 液晶器件 集成光路 量子效应器件
1
2
3.光信息 光信息
以光辐射作为传输载体，随时间或空间 变化的信息。 光辐射本身的信息 与其他物质相互作用时的信息变化 特点： 信息量大 并行、多参量、高速 显示直观 传播介质？
光信息传播的载体
1.真空：无衰减，光发散问题 2.大气：吸收、散射 三个波长段——大气光学窗口 可见光及近红外 中波红外：3um—5um 长波红外：8um—14um 3.水：海洋 532nm 4.光纤：850nm 1310nm 1550nm
目的：
1.理解典型光电器件的原理，掌握其性能特 点及选用方法 2.掌握典型光电器件的应用电路设计方法 3.了解常用光电变换技巧，能设计简单光电 探测系统。
教材与参考书
教材：
叶嘉雄 常大定 陈汝钧 光电系统与信号处理 （华中科技大学） 科学出版社
主要参考书：
江月松 光电技术与实验 北京理工大学出版社 王庆有 图像传感器应用技术 电子工业出版社（天津大学） 孙培懋 光电技术 机械工业出版社（清华大学）
照明系统设计(讲稿)
照明系统设计
Lighting system Design
■ 有人说眼睛就象是照相机，它能控制光， 能将光聚焦，
能成像，事实上， 眼睛只是高度精细的视觉系统处理过程的一 个开始。眼睛是视觉系统的第一部分，它能将光反射或折射到焦
点上，并将图象转换成电信号输入大脑，基本的功能性工作不在
眼睛里完成， 但是它能处理信息，并将其传入大脑的后部，事 实上这是大脑向外的延伸，我们已经发现，眼睛所作的工作远不
石油禁运，永远地改变了照明，也永远改变照明设计。现在我们开始 考虑我们要在哪儿安上一个灯，在哪儿我们要放多少光，这让我们以
完全不同的方式来考虑照明设计问题。
照明系统设计
Lighting system Design
更 有效率，这让设计师要同时考虑到舒适度、 统计数据，减少对能源的掘取对于环境是何 等的重要。
在光线特强烈刺眼的环境中工作， 人总是躁动不安，
抱怨强壁的颜色、抱怨太热等，有很多因素，但实际 上，真正的原因是因为光线太强，那才是袭挠我们的
元凶。把灯去掉，就解决问题了。
照明系统设计
Lighting system Designng system Design
一、 直接照明：光源的全部或90%以上直接投射到被照物体上。特点是亮 度大，给人以明亮、紧凑的感觉。 二、 半直接照明：光源的60%—90%直接投射到被照物体上，其中10%—40% 经反射后再投射到被物体上。它的亮度仍然较大，但比直接照明柔和。 三、 间接照明：光源到被照物体上。光量弱，光线柔和，无眩光和明显阴 影，具有安祥、平和的气氛。 四、 半间接照明：光源60%以上的光经过反射后照到被照物体上，只有少 量光直接射向被照物体。
外部素就是照明设计师在设计是必须要考虑控制的因 素。那就是，大小，对比度，时间和亮度。
照明光学系统设计
一．方案要求：下图为某主干路尺寸示意图，请根据所学知识，选择合适的灯具及布灯方式，根据设计标准给出道路照明的计算结果。
二．设计名称：城市道路照明设计三．设计依据的标准：中华人民共和国行业标准CJJ45-2006道路类型路面亮度路面照度眩光限制阈值增量环境比SR平均亮度总均匀度纵向均匀度平均照度均匀度主干路、快速路1.5/2.00.40.720/300.4100.5夜间行人流量区域路面平均照度路面最小照度最小垂直照度流量大的道路居住区/商业10/203/7.52/4依据题目要求可以判断此路段为主要供应行人和机动车混合使用的流量较大的居民区道路照明环境。
四．方案设计理念与要点景观是随时间而变化的。
随一天内时间的变化、季节的变化而变幻的景观，作为与地域相匹配的情景，从过去到现在都给人们留下了深刻的烙印。
随着生活在城市中人们生活方式的改变，夜晚的活动时间延长，在考虑城市景观的基础上，还要探求白天所看不到的高质量的城市夜景观的形成。
在城市景观照明规划时，首先要注意如下3点。
(1)确保市民生活的安全(2)考虑环境、能源问题(3)与城市个性的协调此外还需要进行详细的现场调查，充分把握观看位置、方向、距离、背景亮度等设计条件的基础上再进行设计。
要考虑如下几项要求。
(1)光污染对策的实施(选择合适的照度、手法、照明灯具)(2)无反射眩光(选择合适的照明手法)(3)不能感到色彩不协调(选择合适的光源)(4)探讨合适的开灯时间(5)易维护五．设计选择的灯具类型nvc NRS006/400W NAV-T 单光源路灯 / 灯具资料表。
其功率为396W 光通量为48000LM。
六．设计结果分析：两个自行车道实际平均照度为12LX，满足所参照标准要求。
两个草皮的实际照度和道路实际照度亦符合参考标准。
街道3D效果图街道伪色表现图自行车道照明情况道路1照明情况（等照度图）道路1等灰度情况草皮2如上草皮1。
七．设计总结：本设计采用的是双排相对的排列方法，不仅使得各个方面都满足了光学的要求，能够在保证道路照明的基础上，又不会有太大的能源消耗和对环境的光污染，还使得城市的夜景更加柔和与迷人。
照明光学设计原理及技巧
照明光学设计原理及技巧
照明光学设计是指基于光学原理和技巧来设计照明系统，以实现高效、均匀、舒适的照明效果。
在进行照明光学设计时，以下是一些重要的原则和技巧：
1. 光的投射与散射：光源发出的光线需要经过适当的反射、折射和散射，以实现所需的光照效果。
通过使用不同材料的反射镜、透镜和衍射元件，可以控制光的方向、强度和分布。
2. 光束的控制：通过使用凸透镜、聚光灯和反射器等光学元件，可以控制光束的聚焦或扩散，以实现需要的照明形式。
例如，聚光灯可以将光束集中到一个特定区域，而反射器则可以将光束扩散到更大的区域。
3. 颜色温度和色彩还原性：照明系统的颜色温度和色彩还原性对于创造舒适的照明体验至关重要。
颜色温度通常通过选择合适的光源来实现，而色彩还原性可以通过光源的CRI（Color Rendering Index）来评估和优化。
4. 照明平衡与均匀性：在设计照明系统时，需要确保光线在被照明区域内的分布均匀且平衡。
通过合理布置灯具、采用适当的光线控制装置和良好的灯具排布，可以实现更均匀的光照效果。
5. 照度和照射度：照度是指单位面积上接收到的光照量，而照射度是指光源发出的光线通过单位面积的强度。
在照明光学设计中，需要根据照明需求和使用环境，合理地选择照度和照射
度的数值。
6. 舒适和节能：照明系统既要满足人眼的舒适感受，又要考虑节能和环保。
通过合理控制照明亮度、色温和照明效果，可以达到提供舒适照明的同时最大限度地减少能源消耗。
照明光学设计是一个综合性的工程领域，需要考虑多个因素并进行合理权衡。
通过掌握照明光学的基本原理和技巧，设计出高效、均匀、舒适的照明系统将变得更加容易。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
J P2012年9月
J P
J P
J P
6.仿真结果分析（上机）
J P
J P
J P
J P
统
J P
统
J P
统
J P
非成像光学：不追求获得理想的成像，而是要求光源的光通过光学系统后得到重新分布。
以有效传递
能量为目的。
J P
Ø非成像光学最早源于高能物理领域。
1965年，美国芝加哥大学的Roland Winston教授为一项高能粒子实验设计电
子探测器，用来收集试验中的微弱光信号，从而记录高能粒子在衰变的过程J P U 中产生的电子数目。
由于出射光信号很弱，并且在各个角度各个位置随机分
布，如果采用传统的成像透镜来收集，需要100个直径为5英寸的大型光电
管，增加了实验的成本与复杂性。
Winston考虑到光电管只需接收到光信
号，成像不是必须的，和数学工程师Hinterberger合作，设计出了当时首个
非成像聚光器：一个漏斗形的反射镜，即CPC(compound parabolic
concentrator)。
J P
J P
J P
J Pη=ΦΦout in
J P 到目标平面。
J P
J P
J P
J P
J P
J P
J P
J P •多数薄而平整，有韧性，大约3-5mm
厚。
J P •纯折射元件。
•对于大角度离轴光线不太有效。
J P
3，反光点位置偏差。
化、划痕。
J P
J P
J P U •广泛用于现代汽车前照大灯；
•完成全部聚光和配光功能；
•使用自由曲面反射镜省去了折光镜；
•使得灯具更加简洁；自由曲面反射镜
(Freeform reflector)
同时多表面法元件
Simultaneous Multiple Surface (SMS)
1.SMS方法是非成像光学中最新和最先进的设计工具；
2.SMS性能能够接近理论极限：实现最大光效的给定光分
布；
3.SMS同时使用折射、反射、内部全反射；
4.同时有至少两个表面参
与。
J P U
J P
布以及光学性能指标有着不同的要求。
J P
J P
J P
的增大而迅速衰减。
这样的光源很难满足各种照明用途的需求。
因此，必须根据不同的应用场合和需求，针对LED光源设计不同
的光学系统，改变其光强分布情况。
以阅读灯为例，通常出于对人眼健康的考
虑，要求阅读灯在一个给定距离的平面上、
一个给定的范围内，其照度不低于某一个特J P U 定值，一般为300 lx。
未经过设计的照明系统在屏幕上形成一个沿
径向迅速衰减的圆形光斑：中心亮度最大而
边沿最暗。
这不仅增加了灯的能耗，而且由
于中心处过于耀眼而容易造成使用者的不
适；
通过非成像光学系统对LED光场的整形和控
制，在给定照明区域内形成均匀照度，并且
区域外没有或很少有光，既保护了人眼，又
节约了能源。
J P。