【周四·技术】基于图像驱动的自由曲面LED配光技术

(文 / 杭州光锥科技技术总监、浙江工业大学LED实验室主任、博士后 张航)
  最近,我们联合浙江工业大学和浙江大学共同开发了基于灰级度位图图像驱动的自由曲面LED精确配光技术,该技术建立了灰度图像信息与透镜表面起伏的映射关系,实现由任意图像作为目标照度分布的配光透镜的非成像光学设计,其成果发表在美国光学学会的《Applied Optics》杂志2015年5月10日期刊上。
  需要强调的是,非成像光学设计与传统成像光学设计虽然都是以几何光学为基础,但其基本理论体系和功能具有本质的区别:非成像光学注重光能量的传输,而成像光学关注光信息的传输。非成像光学是伴随太阳能聚光技术和LED配光技术的进步而快速发展起来的,是一门新兴的光学分支学科,其任务就是管好每一条光线!

▲实物透镜及实验效果图。


▲原理图。

(引自《Applied Optics》杂志)
  自2014年以来,LED照明正在走入寻常百姓家,从淘宝网等平台的LED灯具销售数据可以看出,LED灯具进入了市场“井喷期”。这一轮LED灯具大规模替换传统节能灯是基于两个要素:1、LED光源的高光效和长寿命;2、成本低廉。现在同样流明数的LED灯与传统节能灯的价格基本处于同一水平,但LED灯的电功率要低1-3成,节能效果非常显著。
  在接下来的一到两年内,伴随LED灯具市场的成熟以及LED光源产业的激烈竞争,LED将全面替代传统光源,届时“高光效”将成为所有LED灯具同质化特征。换句话说,“高光效”在今天是“优点”或“特点”,但在明天只能是共性特征。
  我们分析未来LED灯具的个性化设计发展方向,主要有以下4个方面:1、高品质照明;2、智慧化照明;3、健康照明;4、特种照明。无论是哪个方向都需要非成像光学设计的支持。所谓高品质照明最主要体现在照度均匀度(如:>0.90)和色温均匀度两个方面。
  图像驱动型自由曲面LED配光技术为实现高品质照明、智慧化照明、健康照明和特种照明提供了光学设计方面的有力支持,目前,科研人员能够实现对任意配光形式、任意能量分配的照明设计,可广泛用于LED路灯和室内照明灯、LED遂道灯、大功率LED车灯等,充分发挥LED绿色环保、节能减排的优点。  
  (整理/欧阳明威)
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