<div>
	Метод проектирования оптической системы для концентрации излучения мощных светодиодов</div>

Романова Галина Эдуардовна, Цяо Сюаньлинь, Козлова Ольга Кирилловна

doi:10.17586/2226-1494-2022-22-3-450-458

2022 , ТОМ 22, НОМЕР 3 ( май-июнь )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-3-450-458

УДК 535.317, 681.7.01

Метод проектирования оптической системы для концентрации излучения мощных светодиодов

Романова Г.Э., Цяо С., Козлова О.К.

Читать статью полностью

Язык статьи - английский

Ссылка для цитирования:

Романова Г.Э., Цяо С., Козлова О.К. Метод проектирования оптической системы для концентрации излучения мощных светодиодов // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. Т. 22, № 3. С. 450–458 (на англ. яз.). doi: 10.17586/2226-1494-2022-22-3-450-458

Аннотация

Предмет исследования. Рассмотрена оптическая система, обеспечивающая концентрацию излучения светодиода, излучающего внутри полусферы, на освещаемую площадку, расположенную в ближней зоне. Метод. Систему предлагается рассматривать в виде композиции центральной зоны, которая представляет собой классическую собирающую линзу, и рабочей зоны, отвечающей за работу с излучением светодиода в пределах угла от 40 до 90º относительно оси. Основные результаты. Выполнен анализ вариантов с центральной зоной в виде биасферической и сфероэллиптической линзы конечной толщины. Проанализирован альтернативный вариант концентрирующей системы в составе коллимирующей линзы, которая работает на основе эффекта полного внутреннего отражения и дополнительной фокусирующей линзы. Приведены математические выражения для оценки возможной эффективности концентрации и размеров светового пятна. Показаны примеры систем, разработанных с учетом результатов теоретического анализа. Обсуждаются факторы определения выбора требуемой конфигурации системы. Представлены примеры оптических элементов, которые показали близкую к 90 % оптическую эффективность. Практическая значимость. Предложенный подход может быть использован при проектировании светодиодных оптических систем для эффективной концентрации светового потока в некоторых оптико-электронных системах, в частности, при передаче сигнала по волоконно-оптическому жгуту.

Ключевые слова: светодиод, волоконный жгут, освещение в ближней зоне, концентрация излучения, проектирование оптических систем

Благодарности. Сюаньлинь Цяо благодарит за поддержку Китайский стипендиальный совет (ID 201908090046).

Список литературы

Sun W.S.,Chiang Y.C., Tsuei C.H. Optical design for the DLP pocket projector using LED light source // Physics Procedia. 2011. V. 19. P. 301–307. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2011.06.165
Ding Z.,Liu Y.,Ma Y.,Zheng Z.,Wang M., Zeng P., She J., Wu R. Direct design of thin and high-quality direct-lit LED backlight systems // IEEE Photonics Journal. 2021. V. 13. N 2. P. 9385835. https://doi.org/10.1109/JPHOT.2021.3068746
Byzov E.V.,Kravchenko S.V., Moiseev M.A., Bezus E.A.,Doskolovich L.L. Optimization method for designing double-surface refractive optical elements for an extended light source // Optics Express. 2020. V. 28. N 17. P. 24431–24443. https://doi.org/10.1364/OE.400609
Liu Z., Liu P.,Yu F. Parametric optimization method for the design of high-efficiency free-form illumination system with a LED source // Chinese Optics Letters. 2012. V. 10. N 11. P. 112201–112201. https://doi.org/10.3788/COL201210.112201
Fu Q.,Su C.Y.,Zhou Z.,He R.L. LED coupled device for fiber-optic illumination // Journal of Applied Optics. 2013. V. 34. N 1. P. 45–50. https://doi.org/10.5768/JAO201334.0101008
Benítez P., Miñano J.C., Blen J., Mohedano R., Chaves J., Dross O., Hernández M., Falicoff W. Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions // Optical Engineering. 2004. V. 43. N 7. P. 1489–1503. https://doi.org/10.1117/1.1752918
Wang L., Qian K., Luo Y. Discontinuous free-form lens design for prescribed irradiance // Applied Optics. 2007. V. 46. N 18. P. 3716–3723. https://doi.org/10.1364/AO.46.003716
Romanova G.E.,Qiao X. Composition of collimating optical systems using aberration theory // Journal of Optical Technology. 2021. V. 88. N 5. P. 274–281. https://doi.org/10.1364/JOT.88.000274
Romanova G.E., Qiao X., Strigalev V.E. Designing a side-emitting lens using the composing method // Научно-техническийвестникинформационныхтехнологий, механикииоптики. 2021. Т. 21. № 2. С. 147–153.https://doi.org/10.17586/2226-1494-2021-21-2-147-153
Chen J.-J., Wang T.-Y., Huang K.-L., Liu T.-S, Tsai M.-D., Lin C.-T. Freeform lens design for LED collimating illumination // Optics Express. 2012. V. 20. N 10. P. 10984–10995. https://doi.org/10.1364/OE.20.010984
Chen J.-J., Lin C.-T. Freeform surface design for a light-emitting diode-based collimating lens // Optical Engineering. 2010. V. 49. N 9. P. 093001. https://doi.org/10.1117/1.3488046
Handbook of Optical Systems / ed. by H.Gross. WILEY-VCH Verlag, 2005.
Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2001. 274 с. (Серия «Выдающиеся ученые ИТМО»).
Zemax OpticStudio 20.3: User Manual. September 2020.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License