厦门理工学院光电工程课程设计实践Lighttools设计应
用
1
2024年4月19日
文档仅供参考
院 系： 年级专业：姓 名： 学 号： 指导教师：职 称：
光电工程实践—
照明系统光学设计
6月
2024年4月19日
2
文档仅供参考
一、课程设计的目的、任务与要求
目的：使学生掌握照明系统设计的基本知识, 培养学生进行照明系统设计的技能, 经过该课程设计, 要求学生会对照明系统进行初始设置、物体模型的建立、光源的设置、进行一些简单的照明系统的设计。
任务: 将学生已有的一些光度学、LED相关的知识，结合照明设计的学习，融合到一些简单的照明系统的设计中来，完成一些简单的照明系统设计。
要求：掌握和照明系统设计相关联的一些基本理论知识，掌握照明设计软件的使用方法，要求会根据给定的任务进行实际设计并对照明系统进行优化。
二、课程设计的设计目标
1、利用lighttools设计一个矿灯反光杯，用于在矿灯前方形成集中的光斑以照明。
LED光源发光全角度为170度；反光杯内表面反射，孔径为78mm，在距离光源1000mm处形成100mm左右的圆形光班。 2、设计一个TIR透镜，透镜能够对小角度的光线进行处理，从而减小LED发光角度，实现准直均匀照明。
三、设计过程
3.1矿灯反光杯设计过程 3.1.1立方体积光源
- 1 -
2024年4月19日
文档仅供参考
? 尺寸0.2*1*1；
坐标为0；
? 坐标位置（0,0,0）角度（0,0,0），Z? 出射度
100lm；
85°，由发光全角度170°决定的。
? 定位面：下角度
3.1.2经过单片式镜头设计反光杯放置平板光学元件
? 坐标（0,0,-10）角度（0,0,0）； ? 反光杯在光源左侧，即坐标-10? 平板为直径为? 厚度
位置；
78mm的圆形，与孔径值是一样的；
0.1mm即可将其后表面设置为二次曲面面型，曲面系
数C为-1，半径给初始值R为15，凹面；
? 将后表面的光学属性设置为简单反射镜，使反光杯的内表面
反光；
? 将边的光学属性改为平滑光学，使边透明，方便在
3D图形
中看清元件的结构，如图3-1a。
3.1.3添加接收表面
? 建立虚拟表面，其坐标为（0,0,1000）角度为（0,0,0）； ? 接收面为半径为
60mm的圆形，添加接收器。
此时进行光线追击，经过反光杯的光线发生了反射，在1m处形成光斑，查看光栅图表，经过观察所形成的光斑如图3-1b，很显然光斑主要的能量非常集中，在集中光栅的外围有比较多的过度性的光线，那是因为多数的光线向前出射出去，同时有很多
- 2 -
2024年4月19日
文档仅供参考
光线或者说有一些光线经过反光杯反射之后并没有到达接收器。
图3-1a C-1 R15 Z0 图3-1b光斑图
3.1.4优化
添加网格评价函数；将透镜后表面的曲面系数和半径，以及光源的位置定义为优化变量；然后优化，形成以接收器大小为基准尺寸相当的光斑，软件优化后的光栅图表如图3-2。
图3-2 C-0.97424 R15.61592 Z-1
由上图可知软件优化后反光杯容易造成空洞，需要手动调节
- 3 -
2024年4月19日
厦门理工学院光电工程课程设计实践Lighttools设计应用
