基于COB LED的均匀光强分布可见光通信系统发射端的光学设计

作     者：李远兴 梁文跃 叶湖贵 龙拥兵 申冬玲 严辉章 谭健华 叶嘉建 

作者机构：五邑大学应用物理与材料学院广东江门529020 五邑大学数学与计算科学学院广东江门529020 华南农业大学电子工程学院广东广州510642 

基　　金：广东省自然科学杰出青年基金(2014A030306005) 广东省高等学校人才引进专项(粤财教246 江财教10) 广东省高等学校优秀青年教师培养计划(粤教师函108) 江门市科技计划(江财工156 江科145) 广东省科研创新团队(2015KCXTD027) 大学生创新创业训练计划(教高司函58 粤教高函132) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2016年第36卷第10期

页      码：219-228页

摘      要：针对光线在大角度偏转时菲涅耳损耗大、光强均匀性差等问题，提出了基于最优双偏转能量映射和贝塞尔曲线多参数优化的双自由曲面透镜设计算法，并利用该算法设计了基于板上芯片型（COB）发光二极管（LED）的双自由曲面透镜，该透镜可应用于可见光通信系统的光学发射端。以大面积发光面的COBLED作为光源，通过控制自由曲面透镜内外两个表面上的入射光线偏转角的比例关系（即偏转系数），可降低菲涅耳损耗。构建了出光角分别为180°和260°的大角度均匀光强分布的双自由曲面透镜，其光强均匀度分别为0．92和0．90，其光能利用率分别为89．4％和85．9％。将单自由曲面透镜和双自由曲面透镜的光学性能作对比，结果表明，单自由曲面透镜可实现出光角范围为120°～180°、光强均匀度超过O．85以及光能利用率超过85％的光分布，双自由曲面透镜在达到同样的光强均匀度和光能利用率时，可实现出光角范围为100°～260°之间的均匀光强分布。因此，利用双自由曲面透镜能够实现更大范围出光角的均匀光强分布，从而满足可见光通信系统的光学发射端的光分布要求。

主 题 词：光学设计 可见光通信 双自由曲面透镜 菲涅耳损耗 均匀光强 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/AOS201636.1022002

馆 藏 号：203208870...