【摘 要】
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LED的潜在应用价值已经得到人们越来越多的关注,由于不同LED的发光情况不尽相同,表现为配光曲线不一致,因此对于特定的应用场合需要通过二次光学设计实现对特定区域的照明。
【基金项目】
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国家自然科学基金(60437020);863计划(2007AA03Z452)
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LED的潜在应用价值已经得到人们越来越多的关注,由于不同LED的发光情况不尽相同,表现为配光曲线不一致,因此对于特定的应用场合需要通过二次光学设计实现对特定区域的照明。目前,在国内大部分的医院都在使用传统的整体反射无影灯,即卤素灯。相对于卤素灯,LED具有寿命长、绿色环保、低能低辐射利于术后恢复等优点,而且现在LED的芯片设计和封装技术已经能够充分满足无影灯在照度和显色指数上的要求,同时LED光源的光谱分布也决定了其非常适合作为手术无影灯的光源。所以,LED无影灯取代卤素灯作为医疗手术光源将是必然的发展趋势。本文针对无影灯的应用要求,提出了一种利用自由曲面透镜实现对目标平面均匀照明的方法。在已知光源配光曲线的前提下,首先由能量守恒定律得到入射面与目标面之间的关系,确定优化指标,利用zemax的宏语言编写优化操作数使透镜优化满足上述关系,准确控制每条光线的走向。其次,在非序列模式中利用均匀度优化操作数对结果进一步优化和模拟,并分别对透镜的前表面三种情况(平面、球面、自由曲面)进行分析。最后,提出了球面阵列使得灯照度相互叠加满足照明需求。结果表明,均能实现了1m距离处直径30cm的平面内的均匀照明,均匀度达到96%以上,满足应用要求。
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