一种基于Scheme语言的LED自由曲面偏光透镜建模方法

基于非成像光学原理,设计了一种新型LED自由曲面偏光透镜,并提出用Scheme语言对其进行快速建模。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律,得自由曲面各节点坐标。利用Scheme语言构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了10万条光线,1 mm×1 mm×1mm的理想光源在距离地面1 m、面积为5 m×1 m、横向偏移距离为0.5 m、偏移角度约为26.6°的矩形照明区域内的照度分布。光学仿真结果表明利用Scheme语言快速建模的光照均匀度达到82%,偏移角度为26°,同时建模用时仅为5 s,远少于3D建模软件。     

Scheme语言的LED自由曲面透镜快速建模方法

传统的自由曲面透镜建模通常需要多个软件共同协作完成,其建模过程繁琐,且由于不同软件之间的不兼容会导致模型在导入光学仿真软件时出现微小形变。提出一种在光学仿真软件中利用Scheme语言直接进行快速建模的LED自由曲面透镜建模方法。根据光源辐射特性和需要实现的照明面上的能量分布,采用划分网格法,利用Snell方程和能量守恒定律, 沿经纬方向分别迭代求解, 在得到自由曲面各节点坐标后,分别采用3D建模软件和Scheme语言编程构建透镜模型。通过光学仿真软件,模拟计算了100万条光线,直径1mm的光源在距离地面10 m、面积为40 m10 m的照明区域内的照度分布。结果表明:利用Scheme语言在光学仿真软件中直接快速建模避免了模型从3D软件导入光学仿真软件时产生的微小形变从而使光照均匀度由67%提升到93.5%。同时Scheme语言编程建模仅需5 s,建模速度远高于3D建模软件。