Projektowanie układów optycznych do elektroluminescencyjnych źródeł światła z wykorzystaniem metody graficznej

Praca opisuje proces projektowania układów optycznych stosowanych w oprawach oświetleniowych wykorzystujących diody elektroluminescencyjne jako źródła światła. W procesie tym wyznaczenie geometrii elementów oddziałujących na kierunki propagacji fali świetlnej odbywa się w oparciu o autorską metodę graficznego wykreślenia przebiegu promieni świetlnych i stycznych do powierzchni czynnych elementów w punktach koincydencji. Opracowanie rozpoczyna się od charakterystyki diod elektroluminescencyjnych pod kątem przydatności ich zastosowania w oprawach oświetleniowych. Następnie przedstawione są metody kształtowania rozsyłu strumienia świetlnego w oprawach wieloźródłowych. Opisane sąposzczególne elementy wykorzystywane do formowania bryły fotometrycznej. Przedstawiona jest własna metoda precyzyjnego doboru bryły fotometrycznej do konkretnych zastosowań oprawy. Opis metody graficznego wykreślania kształtu elementów optycznych zawiera wyprowadzenie idei metody z zasad optyki geometrycznej, przedstawienie opracowanych narzędzi projektowych oraz zastosowanie ich w praktyce. Ostatnim elementem pracy jest weryfikacja projektu w postaci komputerowych symulacji świecenia oprawy oraz wykonania pomiarów fotometrycznych oprawy wyposażonej w zaprojektowany układ optyczny i wykonania projektu wzorcowego. Rozprawa ma charakter praktyczny. Przydatność opisanej metody została potwierdzona wdrożeniem do produkcji zaprojektowanego zgodnie z nią elementu optycznego i powodzeniem rynkowym opraw, w których został on zaimplementowany.

---

The introduction of light emitting diodes for lighting offered completely new quality in the construction of luminaires. Different production technology required new methods and design tools. The author's research on the development and practical application of his own method of luminaires design that use light emitting diodes as light sources was described in eight chapters of this work. Light emitting diodes were described as light sources useful for lighting. The construction and basic parameters of LEDs were characterized. The rules of creating expected luminous intensity distribution of the whole luminaire, realizing each, sometimes very complex, lighting task, were presented. Various methods were discussed of connecting components obtained from each set of LED with its light distributor in resultant luminous intensity distribution. The drawing method was discussed and proven; it consists of determining polylines (which are profiles of active surfaces) in a computer graphic environment with simple geometric tools. It was shown how luminous flux distribution of light sources and specific light distribution of optical components should be split into elementary rays to design the shapes of these elements without any problems. A design verification method through simulation of light distribution was shown. The main sources of calculation errors were indicated. The design process from the concept to the implementation of the LED luminaire was shown upon the example of road lighting. The methods and procedures used by the designer were described. Also, technological problems inftuencing introduction of the designed element to production were mentioned.