Оптимизационный метод для расчёта TIR оптических элементов, включающий процедуру быстрой трассировки лучей
Моисеев М.А., Борисова К.В., Бызов Е.В., Досколович Л.Л.

Аннотация:
В данной работе представлен новый оптимизационный метод для расчёта осесимметричных оптических элементов светодиодов, формирующих заданные узкоугольные распределения освещённости. Метод основан на использовании разработанной процедуры быстрой трассировки лучей, в которой используется аппроксимация оптических поверхностей набором усечённых конусов. В качестве примера рассчитан оптический элемент, формирующий равномерно освещённую круглую область с угловым размером 60° для ламбертовского протяжённого источника излучения 1x1 мм. Световая эффективность рассчитанного оптического элемента составляет около 91,5 %, среднеквадратичное отклонение сформированного распределения освещённости от заданного – менее 5 %.

Ключевые слова :
оптический элемент светодиода, вторичная оптика, полное внутреннее отражение, трассировка, оптимизация оптической поверхности, узкоугольное световое распределение.

Литература:

  1. http://lambdares.com/software_products/tracepro/
  2. www.opticalres.com/lt/ltprodds_f.html
  3. Vazquez-Molini, D. High-efficiency light-emitting diode collimator / D. Vazquez-Molini, M. Gonzalez-Montez, A. Alvarez, E. Bernabeu // Opt. Eng. – 2010. – Vol. 49, N 12. – P. 123001. – ISSN 0091-3286.
  4. Zhenrong, Zh. Freeform surface lens for LED uniform illumination / Zh. Zhenrong, H. Xiang, L. Xu // Applied Optics. – 2009. – Vol. 48, N 35. – P. 6627-6634. – ISSN 0003-6935.
  5. Jiang, J. Optical design of a freeform TIR lens for LED streetlight / J. Jiang, S. To, W.B. Lee, B. Cheung // Optik. – 2010. – Vol. 121. – P. 1761-1765. – ISSN 0030-4026.
  6. Li, S. Design of a compact modified total internal reflection lens for high angular color uniformity / S. Li, F. Chen, K. Wang // Applied Optics. – 2012. –Vol. 51, N 36 – P. 8557-8562. – ISSN ISSN 1539-452.
  7. Моисеев, М.А. Расчёт оптических элементов, работающих по принципу полного внутреннего отражения и формирующих заданные световые распределения в круглых областях / М.А. Моисеев, Л.Л. Досколович, Е.В. Бызов, С.В. Кравченко // Компьютерная оптика. – 2012. – Т. 36, № 3. – С. 333-340. – ISSN 0134-2452.
  8. Бахвалов, Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. – М.: Бином, 2001. – 636 с.
  9. Дифракционная компьютерная оптика / под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2007. – 736 с.
  10. Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф — М.: Наука, 1973.
  11. SpencerG.H. General ray-tracing procedure / G.H. Spencer, M.V.R.K. Murty// J. Opt. Soc. Am. A. – 1962. – Vol. 52, Issue 6. – P. 672-676.
  12. Piegl, L. The NURBS Book / L. Piegl and W. Tiller. – Springer, 2nd edition, 1997.
  13. Aber, O. Direct and Fast Ray Tracing of NURBS Surfaces / O. Abert, M. Geimer, S. Muller // IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. – 2006. – P. 161-168. – ISBN 1-4244-0693-5.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20