李 潇，高培丽，黄逸峰，钱维莹，苏宙平，刘 诚，高淑梅

(江南大学 理学院 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122)



基于序列光线追迹原理的快速优化照明设计

李 潇，高培丽，黄逸峰，钱维莹，苏宙平，刘 诚，高淑梅

(江南大学 理学院 江苏省轻工光电工程技术研究中心，江苏 无锡 214122)

为解决LED扩展光源照明系统设计时，优化时间较长且多软件数据传输繁琐等问题，提出了一种仅用Matlab软件进行快速优化设计的方法。该方法将成像设计中的序列光线追迹原理应用于照明设计中，并利用菲涅尔公式与照度补偿理论，提高了照度拟合速度。同时，通过该方法可将光线追迹与反馈优化紧密相连，实现对照明系统的一站式优化设计。以一紧凑型(h/d=2.5:1)匀光透镜设计为例进行试验，结果表明：给定光源和目标面的参数后，获得匀光透镜数值解的优化时间仅为8 min，优化时间缩短近一个数量级；经SolidWorks成型和TracePro仿真测试，目标面上的均匀度和光效分别达到86.75%和88.42%，照明效果提高明显。

光学设计；匀透镜设计；扩展光源；菲涅尔公式；优化设计；序列光线

引言

随着LED光源在效率、成本、散热等方面的技术瓶颈的不断突破，传统照明光源已经逐步被大功率LED扩展光源[1-2]代替。在扩展光源的照明应用中，为了美观、节省材料等因素，具有小体积、高均匀度[3]、高光效等特点的紧凑型照明系统更有市场，是未来发展的趋势。但由于LED扩展光源尺寸较大[4]，在进行二次光学设计时，已经不能近似为点光源[5]，从而使设计难度大大增加。……