服务案例

（一）内容介绍

本虚拟仿真实验分为2个模块，模块1，自由曲面准直透镜的设计；模块2，自由曲面准直透镜在照明灯具中的应用。

模块1，自由曲面准直透镜的设计

（1）熟悉准直透镜的结构

（2）透镜参数设置

将模型区内的透镜模型直接拖至主窗口区，同时会出现透镜的参数设置界面，操作者在调节b₀、r₀、θ，n（材料折射率）等参数时，折射面和全反射面都会随之变化，同时透镜的三维结构模型也会随之变化，参数设置后点击“确认选择”按钮即可。

（3）自由曲面准直透镜的设计实验结果分析

实验结果分析界面，包含清除、保存实验结果功能。

模块2，自由曲面准直透镜在照明灯具中的应用

（1）LED参数设置

将LED模型拖至主界面，出现与模块一（透镜参数设置）相同的界面，这里需要说明的是：LED厚为1 mm，LED具体颗数与透镜的个数相同。

（2）散热器参数设置

拖动散热器模型至主界面，出现参数设置，参数包括散热器形状（圆形和正方形）和尺寸，尺寸的设置按照透镜组合的大小确定，散热器厚度默认，散热器的位置设置紧贴LED即可。

（3）自由曲面准直透镜在照明灯具中的应用实验结果分析

（二）实验的特色和亮点

LED（Light-emitting diode，LED）是一种寿命长、功耗低、节能环保型光源，大多数专家预测21世纪将是以固体发光材料为核心的，即以LED为代表的新型光源、绿色照明的世纪，因此LED光源具有光明的前景。然而，在LED照明产品设计过程中需要将LED发出的光进行二次配光设计，因此设计出合适二次配光光学元件对LED照明产品来说至关重要。利用试错法设计LED配光元件，成本高，周期长等缺点。近年来，随着计算机的快速发展虚拟仿真模拟技术被广泛地用于LED照明产品设计，其可以大大减小LED配光元件的设计成本和周期。因此，对于光源与照明学生培养，利用虚拟仿真设计LED配光元件是必要的教学内容。

本项目将依托实验仿真实验教学中心开展自由曲面LED准直透镜设计的虚拟仿真实验。在模拟仿真实验中，我们采用光学仿真软件Tracepro搭建照明光学系统，并对该系统进行仿真分析，以此来激发学生的创新思维与学习兴趣，增强学生对几何光学理论和非成像光学理论的理解与应用，加深学生对照明光学系统的了解，进而强化学生的虚拟仿真实践动手能力。通过本实验的学习，可以帮助学生掌握以下内容：

（1）熟练掌握成像和非成像光学理论并能够应用到实践中；

（2）熟悉自由曲面LED准直透镜的结构；

（3）掌握自由曲面光学元件的设计理论与设计方法；

（4）熟练掌握自由曲面透镜在LED照明灯具中的应用。