摘要：提出了一种激光光束整形自由曲面透镜的设计方法,这种方法可以对有一定发散角的激光光束进行整形。设计分为两个过程:1)设计初始结构,以准直激光光束作为输入光束,采用能量网格划分法,设计自由曲面整形透镜,将设计好的透镜作为下一步设计的初始结构;2)逆向反馈优化法,以带有一定发散角的光束作为输入光束,用上一步获得的透镜作为初始结构,采用逆向反馈优化的方法作进一步优化设计。应用这种方法,以束腰为10mm,发散半角为2.5°的发散激光光束为例,将其整形为40mm×40mm的方形光束,辐射照度均匀度达到了90.4%。最后,对设计的透镜进行了加工误差分析和安装误差分析。分析结果表明:透镜表面面形误差在±5μm范围内对目标平面辐射照度的均匀度几乎没有影响;透镜安装时,纵向位移误差dz对目标平面辐射照度的均匀度影响较小,横向误差dx、倾斜角误差dφ对辐射照度均匀度影响较大。

摘要：选择合适的红、蓝光LED组合,能够形成与植物光合作用和形态建成的光谱吸收峰值基本吻合的光源,而保证光源在照射面内辐照度均匀分布是非常重要的。文章采用点光源模型,设计了两种红、蓝光LED组合阵列:阵列1,红、蓝光LED个数比为1∶1,LED间隔均匀排列;阵列2,红、蓝光LED个数比为4∶1,4个红光LED分别位于正四边形的顶点,蓝光LED位于4个红光LED的中心位置。通过数值计算和光学软件Trace Pro仿真表明:阵列2在辐照度分布均匀性上优于阵列1。在阵列二的基础上进行如下优化和改进:增大阵列组合的LED间距。改进后的LED提高了照射面内R/B比的均匀化程度;由于其阵列相邻LED间距较大,有利于电路板的焊接和LED阵列整体散热。通过工作电流的改变来控制光源光强和得到植物补光所需的R/B比。模块化的设计可以实现快速安装、更换和拓展的目的,并保持照射区域内辐照度分布均匀。

摘要：基于温室植物光学作用和光形态调节原理,设计了两种用于植物照明的发光二极管(LED)阵列。通过推导阵列的辐射照度叠加公式并根据叠加公式对阵列进行仿真优化。两种阵列均采用红蓝LED相结合的方式排列,其中阵列1红光和蓝光LED的数量比是1:1,阵列2红光和蓝光LED的数量比是4:1。通过光学模拟软件Tracepro对照射平面进行辐射照度均匀性分析,经过优化后的阵列2在照射平面上辐射照度均匀性优于阵列1,并且阵列2的LED间距较大,更有利于整个LED阵列的散热。该结果为LED植物照明灯的阵列设计提供参考。