Аннотация:
Представлен новый метод расчёта двух преломляющих поверхностей оптических элементов светодиодов из условия формирования заданного распределения интенсивности. Процедура расчёта позволяет разделить работу по преломлению лучей между внутренней и внешней поверхностями в заданном соотношении. В качестве примера рассчитан оптический элемент, формирующий с эффективностью 89 % диаграмму направленности для освещения улиц и дорог класса А. Полученный элемент с запасом удовлетворяет критериям, предъявляемым к освещению дорог данного типа, при размещении фонарных столбов на расстоянии от 20 до 35 м друг от друга.

Ключевые слова :
расчёт оптических поверхностей, поверхность свободной формы, распределение интенсивности, светодиод, неизображающая оптика, геометрооптический расчёт.

Цитирование:
Кравченко, С.В. Расчёт оптических элементов с двумя преломляющими поверхностями из условия формирования заданной диаграммы направленности / С.В. Кравченко, Е.В. Бызов, М.А. Моисеев, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. – 2015. – Т. 39, № 4. – С. 508-514. – DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-4-508-514.

Литература:

1. Ma, Y. Hybrid method of free-form lens design for arbitrary illumination target / Y. Ma, H. Zhang, Z. Su, Y. He, L. Xu, H. Li // Applied Optics. – 2015. – Vol. 54(14). – P. 4503-4508.
2. Guan, P. On a Monge-Ampere equation arising in geometric optics / P. Guan, X.-J. Wang // Journal of Differential Geometry. – 1998. – Vol. 48(2). – P. 205-223. – ISSN 0022-040X.
3. Oliker, V.I. Radially symmetric solutions of a Monge-Ampere equation arising in the reflector mapping problem / I. Knowles [at all] // Proceedings of the UAB International Conference on Differential Equations and Mathematical Physics, Lecture Notes in Math. – 1987. – P. 361-374.
4. Moiseev, M.A. Fast and robust technique for design of axisymmetric TIR optics in case of an extended light source / M.A. Moiseev, L.L. Doskolovich, K.V. Borisova, E.V. By­zov // Journal of Modern Optics. – 2013. – Vol. 60(14). – P. 1100-1106.
5. Кравченко, С.В. Расчёт осесимметричных оптических элементов с двумя асферическими поверхностями для формирования заданных распределений освещённости / С.В. Крав­ченко, М.А. Моисеев, Л.Л. Досколович, Н.Л. Ка­зан­ский // Компьютерная оптика, – 2011. – Т. 35, № 4. – С. 467-472.
6. Elmer, W.B. Optical design of reflectors. / W.B. Elmer // Applied Optics. – 1978. – Vol. 17(7). – P. 977-979. – ISSN 0003-6935.
7. Wu, R. Influence of the characteristics of a light source and target on the Monge–Ampére equation method in freeform optics design / R. Wu, P. Benitez, Y. Zhang, J.C. Minano // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39(3). – P. 634-637.
8. Oliker, V. Supporting quadric method in optical design of freeform lenses for illumination control of a collimated light / V. Oliker, J. Rubinstein, G. Wolansky // Advances in Applied Mathematics. – 2015. – Vol. 62. – P. 160-183.
9. Oliker, V.I. Mathematical aspects of design of beam shaping surfaces in geometrical optics / V.I. Oliker // Trends in Nonlinear Analysis: ed. by V.I. Oliker, M. Kirkilionis, S. Krömker, R. Rannacher, F. Tomi. – Springer, 2003. – P. 197-224.
10. Lin, K. Weighted least-square design of freeform lens for multiple point sources / K. Lin // Optical Engineering. – 2013. – Vol. 21(3). – P. 3201-3212.
11. Benitez, P. Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions / P. Benitez, J.C. Minano, J. Blen, R. Mohedano, J. Chaves, O. Dross, M. Hernandez, W. Falicoff // Optical Engineering. – 2004. – Vol. 43(7) – P. 1489-1502.
12. Bauerle, A. Algorithm for irradiance tailoring using multiple freeform optical surfaces / A. Bauerle, A. Bruneton, R. Wester, J. Stollenwerk, P. Loosen // Optics Express. – 2012. – Vol. 20(13). – P. 14477-14485.
13. Bruneton, A. High resolution irradiance tailoring using multiple freeform surfaces / A. Bruneton, A. Bäuerle, R. Wester, J. Stollenwerk, P. Loosen // Optics Express. – 2013. – Vol. 21(9). – P. 10563-10571.
14. Wu, R. Influence of the characteristics of a light source and target on the Monge–Ampére equation method in freeform optics design / R. Wu, P. Benitez, Y. Zhang, J.C. Minano // Optics Letters. – 2014. – Vol. 39(3). – P. 634-637.
15. Hu, R. Design of a novel freeform lens for LED uniform illumination and conformal phosphor coating / R. Hu, X. Luo, H. Zheng, Z. Qin, Z. Gan, B. Wu, S. Liu // Optics Express. – 2012. – Vol. 20(13). – P. 13727-13737.
16. Hu, R. Design of double freeform-surface lens for LED uniform illumination with minimum Fresnel losses / R. Hu, Z. Gan, X. Luo, H. Zheng, S. Liu // Optik. – 2013. – Vol. 124(19). – P. 3895-3897.
17. Программное обеспечение для расчёта освещения DIALux [Электронный ресурс]. – URL: http://www.dial.de/.

---

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20