最佳化設計

最佳化設計的方法，如何在閃光燈的設計構造下做最佳化設計，當然此最佳 化設計是建立在之前透鏡的設計前提下，此優化才有意義，FH1A 透鏡的優化，

以下圖(4.4.3-1)為例，之前所設計最外一層全反射面，與其照度分布圖，將利 用曲率、傾斜高度，調整至最佳的值。

圖(4.4.3-1)最外全反射層及其照度分布圖 進行優化，圖(4.4.3-2)，為優化結果與四個角照度值，

圖(4.4.3-2)優化後的照度分布

若再進行優化調整，圖(4.4.3-3)，此結果並不會更好，所以可以找到最佳值。

圖(4.4.3-3)再次優化的結果

四個角照度值 2.08 1.78 2.69 2.13

四個角照度值 0.95 0.85 1.12 0.90

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由上面做的很多透鏡的優化設計，得到不同的設計結果，其中一個是最符合 目標。FH1A 設計完成如圖(4.4.3-5)為雙閃光燈照明設計完成，下圖(4.4.3-6) 為照度分布、照度值。

圖(4.4.3-5)FH1A 雙閃光燈照明設計完成

圖(4.4.3-6)FH1A 照度分布、照度數值 FH1A 設計結論

設計目標:中心照度 48.681 lux，Gain=1.5 最低照度 24.340 lux，均勻度 50%

設計結果:中心照度 48.896 lux，Gain=1.5 最低照度 27.755 lux，均勻度 56.8%

由上面的設計結果，FH1A 的設計達到設計目標，這些設計流程與設計方式，

是有系統的分析與規劃，能夠掌握光源的場型分布，就能掌握光線，決定了設計 方向，進而達到設計的目標。

X Y

-531.5 0 531.5 404 30.054 31.789 27.755

0 35.900 48.896 30.913 -404 30.616 32.776 28.570

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光能使用效率分析，這是一個值得討論的，可以說明此透鏡設計光能使用效 率程度，以此當作此設計是否優良，以下是進一步的探討。

首先測試在未設計透鏡設計前的出光效率，如圖(4.4.3-7) 未設計透鏡結構 圖，再出光面加一個接收器，可以了解在沒有設計前，出光的能量分布情形，結 果如圖(4.4.3-8) 未設計透鏡出光光照圖與 1000 公厘接收器光照圖，繼續計算 使用效率結果。

圖(4.4.3-7)未設計透鏡結構圖

圖(4.4.3-8)未設計透鏡出光光照圖與 1000 公厘接收器光照圖 效率分析:光源的光能 100lumen

出光面接收器上光能:71.54 lumen 光能使用效率:71.54 %

1000 公厘接收器光能:22.79 lumen 光能使用效率:22.79 %

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再來測試透鏡設計完成後的使用效率情況，相同的透鏡外加上接收器如圖 (4.4.3-9) 透鏡外接收器位子，經過光學模擬照度分布如圖(4.4.3-10) 加入透 鏡出光光照圖、1000 公厘接收器光照圖，下面列出計算的使用效率。

圖(4.4.3-9)FH1A 透鏡外接收器位子

圖(4.4.3-10)FH1A 加入透鏡出光光照圖、1000 公厘接收器光照圖 效率分析:光源的光能 100lumen

出光面接收器上光能:81.33 lumen => 光能使用效率:81.33 % 1000 公厘接收器光能:35.87 lumen => 光能使用效率:35.87 %

從上面效率分析結果可以發現，出光面的光能量增加一部份，，且場型的分 布是完全不同，經過設計設計透鏡之後的場型較為集中，且在 1000 公厘接收器 上的能量是增加的，在經過適當光能量分配，FH1A 設計完成，中心照度及四個 角照度均達到設計的規格，是一個成功的設計。

接著以相同的透鏡、機構、光源，但要求閃光燈照射的面積更大、不同的規 格，達到設計目標，稱為閃光燈 FH1B 透鏡設計。

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