Создание информационных технологий для проектирования энергоэффективных светотехнических устройств на основе светодиодов

Проект направлен на разработку информационных технологий (математических методов и программных средств) для решения обратных задач неизображающей оптики и создание на этой основе универсального программного комплекса для автоматизированного проектирования светотехнических устройств различного назначения. В настоящее время в качестве наиболее перспективных источников света рассматриваются светоизлучающие диоды (СИД). Применение светодиодов в системах освещения подразумевает использование вторичной (формирующей) оптики, которая перенаправляет излученный поток в заданную область и обеспечивает формирование требуемого светового распределения. С математической точки зрения задача расчета формирующей оптики светодиода относится к классу обратных задач неизображающей оптики (nonimaging optics). Существующие на данный момент математические методы решения указанных обратных задач являются недостаточно универсальными и имеют ограниченную область применения. Ограничения связаны с угловым размером освещаемой области, ее формой, размерами источника излучения. Для ряда важных задач, включающих, в частности, задачу расчета оптического элемента с двумя рабочими поверхностями свободной формы, решения до сих пор не были получены. Существующие на данный момент на рынке программные продукты для светотехнических расчётов (TracePro®, ZEMAX®, LightTools®, ASAP®, Photopia® и т. д.) ориентированы на решение прямых задач моделирования светотехнических систем и не включают в себя эффективные методы решения обратных задач неизображающей оптики. Таким образом, проблема создания информационных технологий на основе универсальных математических методов и программных средств, обеспечивающих расчет отражающих и преломляющих оптических элементов для формирования заданных распределений освещённости, является актуальной. Научная новизна заключается в том, что в проекте будет разработан ряд новых универсальных математических методов решения задач неизображающей оптики, включающих, в частности, методы расчета оптических элементов с несколькими рабочими поверхностями. На этой основе будет разработан программный комплекс для автоматизированного проектирования светодиодных светотехнических устройств. Программный комплекс, помимо решения обратных задач, будет включать в себя функции редактирования параметров поверхностей, контроль формы оптических поверхностей для обеспечения возможности их последующего изготовления методом литья под давлением (injection molding), экспорт трехмерных моделей в CAD форматы. Заявленные информационные технологии позволят эффективно решать широкий круг светотехнических задач, включающих задачи расчета систем подсветки дисплеев, систем дорожного освещения, общего освещения, систем прожекторного типа, светотехнических систем транспортных средств.