照明工程：非成像光學設計 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　多數有關照明係統的書籍資料都重在實際的工程應用，而很少涉及完整的理論體係，本書的齣版恰逢其時，在某種程度上彌補瞭這一空白。全書涉及麵較寬，涵蓋瞭涉及方法、光源、應用及加工製造。

作者簡介

　　R. John Koshel,美國Lambda Research公司（國際領先的提供光學及照明設計産品服務的公司）高級工程師，美國亞利桑那光學中心兼職教授，美國光學學會會士，國際光學工程學會會士，美國照明工程學會會士。在光學係統的設計、優化及測試上擁有豐富的工程經驗，是資深的光學及照明設計專傢。

目錄

第1章概述與術語/1
1.1什麼是照明/1
1.2照明光學簡史/2
1.3單位/4
1.4強度/9
1.5光照度和輻照度/10
1.6發光亮度和輻射亮度/11
1.7照明設計的重要因素/14
1.8用於照明工程的標準光學係統/16
1.9照明係統設計過程/24
1.10照明設計工程難嗎/26
1.11後續章節的安排/27
第2章光學擴展量/30
2.1光學擴展量/31
2.2光學擴展量守恒/32
2.3光學擴展量的其他錶達式/39
2.4使用光學擴展量設計舉例/43
2.5會聚比/58
2.6鏇轉斜率不變/59
2.7光學擴展量討論/65
照明工程：非成像光學設計
目錄
第3章光學擴展量壓縮/69
3.1簡介/69
3.2光學擴展量壓縮和光學擴展量鏇轉/69
3.3光學擴展量壓縮器實例介紹/76
3.4典型的無焦透鏡陣列係統/79
3.5兩個自由反射麵聚光器的應用/85
3.6光學擴展量壓縮在光導管中的應用/92
3.7總結/93
第4章同步多錶麵3D設計方法/98
4.1引言/98
4.2自由麯麵光學設計方法的發展狀況/98
4.3SMS 3D光學設計方法/100
4.4SMS鏈/101
4.5SMS錶麵/103
4.6設計實例/107
4.7結論/139
第5章太陽能聚光器/146
5.1聚集的太陽能輻射/146
5.2接收角/147
5.3成像和非成像聚光器/155
5.4無窮小光學擴展量的極限實例：齊明光學係統/163
5.5應用於高太陽能會聚比的三維Mi�媋no�睟enítez設計方法/171
5.6一個方嚮的科勒積分/180
5.7兩個方嚮的K�塰ler積分/194
第6章導光管的設計/210
6.1背景及術語/210
6.2導光管的係統/212
6.3導光管光綫追跡/213
6.4圖錶/215
6.5彎麯導光管/215
6.6混光棒/220
6.7背光/234
6.8非均勻背光源形狀/245
6.9條形光源/246
第7章采樣、優化和公差分析/254
7.1介紹/254
7.2設計技巧/256
7.3光綫抽樣原理/268
7.4優化/273
7.5公差/289

前言/序言

　　本書涉及麵較寬，涵蓋瞭設計方法、光源、應用及加工製造。在本書齣版的前十年，相關主題的文獻都還很少，僅有一本書涉及瞭非成像光學這個主題，照明領域的文獻資料則相對較多。然而，照明領域的文獻資料主要討論燈光的應用，內容局限於設計方法和建議，並未從理論的角度討論設計原理。而隨著固態照明和太陽能光伏發電係統的迅速發展，現在原理性的文獻資料也在逐漸增多。本書所介紹的主題圍繞基礎理論進行拓展，而其他文獻資料通常不會過多討論。本書第1章主要介紹瞭單位、設計方法、設計類型和照明曆史概要；第2章集中討論瞭光學擴展量的守恒及其衍生齣的斜不變量。光學擴展量是光學問題可行性的限製。因此，有必要讓讀者理解這個術語和其含義。第2章中涵蓋的理論很多，包括一些證明，讀者還可通過本章給齣的例子加深理解。理論證明的過程從輻射度學、熱力學、光綫追跡等多角度給齣，便於不同物理學背景的讀者進行理解。第3章由Pablo Benítez，Juan Carlos Mi�媋no和José Blen編寫,他們對光學擴展量進行處理將其壓縮至所求的相空間。第4章中,Juan Carlos Mi�媋no, Pablo Benítez,Aleksandra Cvetkovic和Rubén Mohedano繼續通過這種方法開發齣高傳輸效率且滿足所求分布的自由麯麵光學係統，並緊接著給齣瞭兩個應用領域：太陽能聚光器（見第5章，由Julio Chaves 和Maikel Hernández編寫）；導光管（見第6章，由William J.Cassarly編寫）。第5章研究瞭為太陽能光伏電池係統提供高傳輸效率和高均勻性的非成像光學係統，且降低瞭光綫追跡時的公差要求。第6章討論瞭我們生活中常見的導光管與光導。導光管和光導通常用於汽車儀錶盤的指示燈顯示、筆記本電腦顯示和各種電子産品的顯示燈等。最後一章，本書用一定篇幅討論瞭采樣的要求（即空間分布的像素化）、光綫追跡的需求（即光綫和分布的抽樣）、優化方法和公差。讀者可能會注意到不同的章節中有重復的地方，如光學擴展量的概念在所有的章節都反復提到，自由麯麵光學的內容則涵蓋瞭第4章和第5章。我不想限製這幾章作者的發揮，所以從某種意義上說，每一章都是獨立的。不過，正如以上所提，光學擴展量是基礎。本書尚不完善，有許多內容還未涉及，如光源模擬、投影係統、顔色、製造加工和測量等。因此，期待新版本可以彌補這些遺憾。當然可以通過查找這方麵的文獻來瞭解這些信息，但還是希望本書的新版本把這些文獻的內容都擴充進來。在此歡迎讀者對補充內容提供好的建議。
　　本書的編寫得到瞭大傢的幫助，在此錶示感謝。首先感謝的是我曾經工作過的公司。我在Lambda Research公司時候就開始寫這本書，完稿的時候在Photon Engineering公司。這兩傢公司的LLC. Ed Freniere和Rich Pfisterer都鼓勵我寫這本書。如果沒有這兩傢公司的光學設計分析程序，這本書是不可能完成的。我同樣也得到瞭University of Arizona的光學科學學院的很多人的鼓勵和反饋。院長Jim Wyant和José Sasián教授對書稿給瞭一些反饋意見並鼓勵我。另外，我需要感謝Wiley/IEEE齣版社和Toppan Best�瞫et Premedia有限公司的編輯，Taisuke Soda, Mary Hatcher, Christine Punzo和Stephanie Sakson，堅持等我緩慢地寫完,所有的鼓勵激勵著我盡快完成此書。我的最大資源來自於我在光學科學學院教授照明工程課程的學生，該課程是本科生和研究生共選課程。學生們在初稿的查錯和打字排版方麵給瞭我不少幫助，讓書中的觀點錶述更好。該門課程還隻是研討課時已有70多名學生選修，成為學分課後尚有50多名學生選修。學生們發現，問我問題的時候，95%的情況下，答案是使光學擴展量守恒。我告訴我的學生，我至今仍在學習如何應用光學擴展量。我相信光學擴展量的內涵在不斷變化，完全掌握需終身不斷學習。對光學擴展量的一些的細微變化我也不見得完全理解，但這本書的確也讓我受益，我相信讀者也會逐漸領會。本書若要再版，則將補充對光學擴展量的一些應用。最後，我要謝謝我的傢庭。我把這本書奉獻給你們。
　　R. John Koshel
　　封麵
　　本書封麵給齣的是2006年國際光學設計會議（IODC）上的第一個照明設計競賽問題的兩個設計。目標是使得從一個正方形輻射的光綫以可能的高傳輸效率進入一個十字圖形分布。Bill Cassarly (見第6章)開發瞭一種基於成像原理的方法, 而Julio Chaves則開發瞭一個采用鏇轉對稱變換的純粹非成像方法，即外部區域是非對稱導光管陣列，中間區域是一個大的導光管。2010年的IODC會議提齣瞭第二個照明設計競賽問題，2014年舉辦瞭第三次競賽。我鼓勵讀者查閱文獻來瞭解更多關於這些設計的挑戰。
　　譯者序
　　近年來，我國的照明事業不斷發展，照明的需求也不斷提高。傳統的成像光學設計在很多照明應用領域已不適用，非成像光學設計則應運而生。正如本書作者提到的，多數有關照明係統的書籍資料都重在實際的工程應用，而很少涉及理論。某些研究人員雖也針對照明係統的非成像光學設計進行過相關專題的研究，但至今沒有完整的理論體係，而本書的齣版則恰逢其時，在某種程度上彌補瞭這一空白。
　　本書內容豐富，實用性強，全書分為7章，幾乎涵蓋瞭照明光學的所有專題，既有理論，也有應用。本書作者先後在多傢著名光學軟件公司(包括高級光學分析軟件ASAP的開發公司)工作，後來又至大學任教，實踐經曆豐富，其書中所選案例具有很強的代錶性和可操作性。
　　本書可作為高等學校光電信息科學與工程、光信息科學與技術、電子科學與技術、儀器儀錶類和其他相近專業的教材，也可作為物理和測控技術及儀器專業的選修課教材或者參考書，以及作為從事光學設計工程技術人員的參考書。
　　華中科技大學趙茗副教授翻譯瞭第1章、第2章、第4章、第7章，華南理工大學葛鵬老師翻譯第5章、第6章，武漢墨光科技有限公司的劉祥彪翻譯瞭第3章並對整本書進行瞭校對。在美國工作的張潔儀博士對全書進行瞭認真的校對，並提齣瞭寶貴修改意見，其中多個名詞均由張潔儀博士確定。此外，感謝華南理工大學陳贊吉、時爽、王翔、賀威同學的文字工作。
　　華中科技大學齣版社的徐曉琦編輯對本書的齣版給予瞭極大的鼓勵和支持，在此特彆緻以感謝。
　　由於譯者水平有限，衷心希望廣大讀者對書中的不足之處給予批評指正。

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