《照明工程：非成像光学设计》

发布：optics1210 2018-01-10 17:00 阅读：57065

《照明工程：非成像光学设计》本书涉及面较宽，涵盖了设计方法、光源、应用及加工制造。在本书出版的前十年，相关主题的文献都还很少，仅有一本书涉及了非成像光学这个主题，照明领域的文献资料则相对较多。然而，照明领域的文献资料主要讨论灯光的应用，内容局限于设计方法和建议，并未从理论的角度讨论设计原理。而随着固态照明和太阳能光伏发电系统的迅速发展，现在原理性的文献资料也在逐渐增多。本书所介绍的主题围绕基础理论进行拓展，而其他文献资料通常不会过多讨论。本书第1章主要介绍了单位、设计方法、设计类型和照明历史概要；第2章集中讨论了光学扩展量的守恒及其衍生出的斜不变量。光学扩展量是光学问题可行性的限制。因此，有必要让读者理解这个术语和其含义。第2章中涵盖的理论很多，包括一些证明，读者还可通过本章给出的例子加深理解。理论证明的过程从辐射度学、热力学、光线追迹等多角度给出，便于不同物理学背景的读者进行理解。第3章由Pablo Benítez，Juan Carlos Miano和José Blen编写,他们对光学扩展量进行处理将其压缩至所求的相空间。第4章中,Juan Carlos Miano, Pablo Benítez,Aleksandra Cvetkovic和Rubén Mohedano继续通过这种方法开发出高传输效率且满足所求分布的自由曲面光学系统，并紧接着给出了两个应用领域：太阳能聚光器（见第5章，由Julio Chaves 和Maikel Hernández编写）；导光管（见第6章，由William J.Cassarly编写）。第5章研究了为太阳能光伏电池系统提供高传输效率和高均匀性的非成像光学系统，且降低了光线追迹时的公差要求。第6章讨论了我们生活中常见的导光管与光导。导光管和光导通常用于汽车仪表盘的指示灯显示、笔记本电脑显示和各种电子产品的显示灯等。最后一章，本书用一定篇幅讨论了采样的要求（即空间分布的像素化）、光线追迹的需求（即光线和分布的抽样）、优化方法和公差。读者可能会注意到不同的章节中有重复的地方，如光学扩展量的概念在所有的章节都反复提到，自由曲面光学的内容则涵盖了第4章和第5章。我不想限制这几章作者的发挥，所以从某种意义上说，每一章都是独立的。不过，正如以上所提，光学扩展量是基础。本书尚不完善，有许多内容还未涉及，如光源模拟、投影系统、颜色、制造加工和测量等。因此，期待新版本可以弥补这些遗憾。当然可以通过查的文献来了解这些信息，但还是希望本书的新版本把这些文献的内容都扩充进来。

第1章概述与术语/1
1.1什么是照明/1
1.2照明光学简史/2
1.3单位/4
1.4强度/9
1.5光照度和辐照度/10
1.6发光亮度和辐射亮度/11
1.7照明设计的重要因素/14
1.8用于照明工程的标准光学系统/16
1.9照明系统设计过程/24
1.10照明设计工程难吗/26
1.11后续章节的安排/27
第2章光学扩展量/30
2.1光学扩展量/31
2.2光学扩展量守恒/32
2.3光学扩展量的其他表达式/39
2.4使用光学扩展量设计举例/43
2.5会聚比/58
2.6旋转斜率不变/59
2.7光学扩展量讨论/65
照明工程：非成像光学设计
目录
第3章光学扩展量压缩/69
3.1简介/69
3.2光学扩展量压缩和光学扩展量旋转/69
3.3光学扩展量压缩器实例介绍/76
3.4典型的无焦透镜阵列系统/79
3.5两个自由反射面聚光器的应用/85
3.6光学扩展量压缩在光导管中的应用/92
3.7总结/93
第4章同步多表面3D设计方法/98
4.1引言/98
4.2自由曲面光学设计方法的发展状况/98
4.3SMS 3D光学设计方法/100
4.4SMS链/101
4.5SMS表面/103
4.6设计实例/107
4.7结论/139
第5章太阳能聚光器/146
5.1聚集的太阳能辐射/146
5.2接收角/147
5.3成像和非成像聚光器/155
5.4无穷小光学扩展量的极限实例：齐明光学系统/163
5.5应用于高太阳能会聚比的三维MianoBenítez设计方法/171
5.6一个方向的科勒积分/180
5.7两个方向的Khler积分/194
第6章导光管的设计/210
6.1背景及术语/210
6.2导光管的系统/212
6.3导光管光线追迹/213
6.4图表/215
6.5弯曲导光管/215
6.6混光棒/220
6.7背光/234
6.8非均匀背光源形状/245
6.9条形光源/246
第7章采样、优化和公差分析/254
7.1介绍/254
7.2设计技巧/256
7.3光线抽样原理/268
7.4优化/273
7.5公差/289

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