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基于折射/全反射/反射/折射结构的LED准直系统的设计
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN312.8[电子电信—物理电子学] TH703[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电技术研发中心,吉林长春130033, [2]中国科学院研究生院,北京100049, [3]空军航空大学,吉林长春130022
  • 相关基金:国家973重点基础研究发展规划资助项目(No.2010CB227101)
中文摘要:

设计并优化了高效且结构紧凑的折射/全反射/反射/折射式(RIXR)LED准直系统,用于收集大角度范围内的光线获得具有较小发散角的准直光束。首先,根据非成像光学理论中的边缘光线原理以及多面同步(SMS)设计方法计算系统初始结构的面型;然后,利用Zemax光学设计软件对初始结构进行优化设计;最终得到最佳结构的LED准直系统。优化设计得到的RIXR型准直系统的半口径为20 mm、纵横比为0.25、集光角为200°。LED准直系统经反向光线追迹得到边缘视场(±3.178°)点列图的均方根半径〈2.1μm,故边缘视场达到了很好的聚焦效果。充分考虑材料的吸收损失和界面的反射损失后,光能利用率高达83.48%。实验表明,基于RIXR结构的LED准直系统具有光能利用率高、结构紧凑、体积小、便于应用等特点。

英文摘要:

A high efficient,compact,Refractive / Total internal reflection / Reflective / Refractive(RIXR) collimating system was designed and optimized to collect a wide angle range light to emit the collimating beam with a small divergence angle.Firstly,the surface of the initial structure of the system was calculated according to the edge-ray principle and Simultaneous Multiple Surfaces(SMS) method based on the non-imaging optics theory.Then,the initial structure was optimized by using Zemax optical design software.Finally,the best LED collimating system was successfully designed.According to the results of the design,the semi-diameter of the RIXR collimating system is 20 mm,aspect ratio is 0.25 and its collection angle is 200°.These results indicate that the system can completely collect the light emitted by LED sources.As the root mean square radius of a spot diagram for the edge field(± 3.178°)obtained by the reverse ray tracing is less than 2.1 μm,the edge field shows an excellent focusing effect.Furthermore,when the light absorption loss of the material and reflection loss of the interface are fully considered,the light energy utilization rate is as high as 83.48%.Experiments demonstrate that the RIXR-type collimating system has advantages in a compact structure,high light energy utilization ratio and easy to use.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699