1 海军大连舰艇学院, 辽宁 大连 116018
2 海军工程大学, 武汉 430033
通过光学引导手段可有效指引登陆艇夜间快速进入登陆舰坞舱, 基于LED小发散矩形光场整形方法, 设计了半峰全宽为2.3°×1.15°的LED引导光源, 提出了基于引导光源颜色/闪烁频率的登陆艇光学对中方法, 制作了5个颜色和闪烁频率不完全相同的LED引导光源, 搭建了光学引导系统原理样机。水上实验表明, 该样机能够有效实现登陆艇光学引导系统的对中效果。
光学引导系统 LED引导光源 对中 登陆艇 optical guidance system light emitting diode (LED) guiding source alignment landing boat
海军工程大学 兵器工程系, 湖北 武汉 430033
为了实现LED矩形准直光束, 提出一种快速构建高集光效率LED透镜的设计方法。基于分步法、边缘光线定理和几何光学定律, 分步设计两个自由曲面轮廓线, 快速获取两个自由曲面并构建透镜。结果表明: 当LED距透镜内曲面尺寸与LED尺寸的比值为6时, 系统的半峰全宽为2.3°×1.15°, 集光效率为82.6%, 可以有效地实现矩形准直光束。随着比值的增大, 透镜的尺寸变大, 但是半峰全宽变小, 透镜集光效率变高。根据设计参数加工了透镜并对仿真结果进行了实验验证。该方法为实现LED矩形准直光束提供了一种有效途径。
矩形准直光束 高集光效率 分步法 自由曲面 rectangular collimated beam high optical collection efficiency step-by-step method free-form surface LED LED
设计了基于引导光源颜色/相对位置的登陆艇光学对中方法，登陆艇驾驶员通过不同颜色引导光源间的相对位置判断其是否偏航以及偏航的程度，从而提高登陆艇快速入舱的精度和安全.引导光源以横纵向90°视场角的光束对最远200m海面进行均匀照明，采用CREE XPE 型号的LED，通过改进的网格映射法设计自由曲面透镜以获得要求的矩形照明光场，仿真与实验结果表明，所设计的LED引导光源可以满足登陆艇光学对中系统的照明要求.
登陆艇 对中 引导光源 矩形照明 网格映射法 Armament science and technology Landing boat Alignment Guidance light source rectangular illumination Grid mapping method LED Light-emitting diode
提出一种基于分步法控制纵向视场角的改进方法, 可以快速实现LED横纵向小视场角矩形均匀照明。通过设计三个轮廓线可以快速构造三个光学曲面, 基于光学曲面构造折射透镜和紧邻的反射器组成光学系统。系统仿真结果表明, 当光源距透镜内曲面尺寸与光源尺寸的比值大于6时, 光束横向视场角不超过1°, 纵向视场角不超过2.6°, 且照明均匀性大于0.75。该方法为具有小视场角矩形均匀照明要求的光学系统提供了一种有效途径。
几何光学设计 矩形均匀照明 小视场角 geometric optical design rectangular uniform illumination small divergence angle LED light emitting diode (LED)
为了使登陆艇驾驶员不丢失引导灯光信号并快速进舱, 需要光学引导系统的横纵向发散角都满足一定要求。将船舶运动理论应用于登陆舰光学引导系统发散角的分析, 根据5级海况下登陆舰的偏荡运动, 确定满足条件的横向发散角α不大于14°, 根据5级海况下登陆舰的摇荡运动, 确定满足条件的纵向发散角β不小于15°。研究结果可为相关工程应用提供一定参考。
兵器科学与技术 光学引导系统 船舶运动 发散角 ordnance science and technology optical guidance system ship motion divergence angle
TIR结构可准直LED光,因此被广泛应用于LED二次光学系统设计。通过调整TIR结构的全反射面,可以实现不同小发散角的圆形照明。设计了半发散角为5°和10°的透镜并进行了仿真验证。仿真结果表明,当采用点光源或者1 mm×1 mm LED光源时,半发散角都分别能满足预期为5°和10°。此方法同样适用其他小发散角透镜的设计。
非成像光学 照明光学 几何光学 发散角 non-imaging optics illumination optics geometric optics divergence angle
