T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   18 ,   No.   3 J une   2020 ,   pp.   1553 ~ 1560   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e F ir s G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I :   10. 12928/ T E L KO M NI KA . v18i3. 12085     1553       Jou r n al  h omepage ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   D e si gn  of   f r e e f o r m  l e n s f o r  W L E D s on  t h e   f is h in b oat       Nguyen  T h P h u on g   L oan 1 T h in h   Cong   T r an 2   1 Facu l t y   o F u n d amen t al   2 ,   Po s t s   an d   T el ec o mmu n i ca t i o n s   In s t i t u t o T ech n o l o g y ,   H o   Ch i   Mi n h   Ci t y ,   V i et n am   2 Facu l t y   o E l ec t ri ca l   an d   E l ec t ro n i c s   E n g i n eer i n g ,   T o n   D u T h an g   U n i v ers i t y ,   H o   Ch i   Mi n h   Ci t y ,   V i et n am       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  De c   18 ,   2019   R e vis e J a 19 ,   2020   Ac c e pted  F e 24 ,   2020     In   t h i s   a rt i cl e,   free  s ec o n d ary   l en s   i s   d e s i g n e d   fo a n   L E D   fi s h i n g / w o r k i n g   l amp   (L FW L ),   w h i ch   i s   rec o mmen d ed   f o t h p u rp o s o t ak i n g   t h p l ace  o a   t rad i t i o n al   h i g h - i n t en s i t y   d i s ch ar g ( H ID f i s h i n g   l am p .   T o   s erv t h e   l i g h t i n g   n eed s   o fi s h i n g   a n d   t h e   on - b o ard   ac t i v i t i e s   o n   f i s h i n g   b o a t s ,   t h i n n o v at i v e   L E D   l am p   i s   p r o p o s e d .   T o   ma k t h freef o rm  l e n s   i n   o u o p t i c s   d e s i g n   p ro ce s s ,   w d ep en d ed   o n   G au s s i an   d eco m p o s i t i o n .   In   t h i s   w a y ,   i t   i s   eas y   t o   ap p ro ac h     t h t a rg e t ed   l i g h t   i n t en s i t y   d i s t r i b u t i o n   cu r v (L ID C)   o t h L FW L   l e n s .     T h s i mu l at e d   res u l t s   s h o w   t h at   t h p erf o rman ce  o t h L E D   fi s h i n g / w o rk i n g   l amp s   i s   m u ch   b et t er  t h an   t h a t   o H ID   f i s h i n g   l am p s   f o i l l u m i n at i o n   o n b o ar d ,   o n   t h s ea - s u rface,   an d   u n d erw a t er.   Mean w h i l e,   l i g h t i n g   effi c i en c y   o 9 1 %   w i t h   t h p o w er  co n s u mp t i o n   red u c t i o n   o mo re  t h a n   5 0 %   can   b ach i e v ed   w h e n   t h p ro p o s ed   L E D   fi s h i n g / w o rk i n g   l amp s   are  u s ed   i n s t ead   o t h H I D   fi s h i n g   l am p s .   K e y w o r d s :   I ll umi na ti on  uni f or mi ty   L ight ing  e f f icie nc y   S e c onda r lens   W L E Ds   Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l u n d e r   t h CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din A u th or :   T hinh  C ong  T r a   F a c ult of   E lec tr ica a nd   E lec tr onics   E nginee r ing,     T on  Duc   T ha ng  Unive r s it y,     Ho  C hi  M inh  C it y,   Vie tnam.   E mail:   t r a nc ongthi nh@tdt u. e du. vn       1.   I NT RODU C T I ON   I the  moder n   ti me ,   whe it   ha s   be e witnes s e a   c ons tant  de ve lopm e nt  in  tec hnology  a ppli c a ti ons .   I ter ms   of   li ghti ng   mar ke t ,   L E Ds   a r e   c ons ider e d   a s   a   potential   a nd  powe r f ul  l ight   s our c e   that   c a r e plac e   the  tr a dit ional  one .   T he   r e a s on  f or   it s   popular it c omes   f r o the   it s   e xc e ll e nt   f e a tur e s   s uc a s   high   e f f icie n c y,   long   li f e ti me,   f a s t   r e a c ti on   a nd  e nvi r onmenta f r iendlin e s s   [ 1 - 8] .   Ne ve r thele s s ,   it   is   ha r d   to   ge t   a ll   the   a b il it ies   of   c onve nti ona r a diation  pa tt e r of   L E Ds   f ull y   e mpl oye d,   s the  L E Ds   pa c ka g e s   ne e ds   s uppor f r om  a ddit ional  opti c a de vice s   [ 9 - 12] . T he r e f or e ,   us ing   a   s e c onda r f r e e f or m   lens ,   whic is   int r oduc e to   c onve r t   the  r a w   r a diation  pa tt e r n   int o   a   mo r e   s uit a ble   one ,   a s   a a d dit ional  opti c a l   de vice   s e e ms   to  be   the  be s t   s olut ion[ 13 - 17] .   B e s ide s ,   owing  to  their   f r e e f or s ur f a c e s ,   thi s   kin of   lens e s   c a he lp  to  ge ne r a te  mor e   unif o r mi ty  li ghts   a nd  a   pr ope r   li ght   int e ns it dis tr ibut ion   c ur ve   ( L I DC )   [ 18 - 21] .   T the   be s of   our   knowle dge ,   ther e   ha s   be e no   f unc ti on  pr opos e to  a c hieve   a idea L I DC   thr ou gh  the  us e   of   s e c onda r lens e s .   R e c e ntl y,   many  r e s e a r c he r s   ha ve   c onc e ntr a ted  on  c r e a ti ng  s uit a ble  de s ign  of   li ght  pa tt e r ns   us e in  f is hing.   As   mentioned  in  the  2 012  s tudy   of   S he n’ s   gr oup ,   to  c a tch   the  a tt e nti on   of   f is he s ,   L E Ds   a ppli e a   li ght   pa tt e r n   with   a a lt e r na ti ng  dis t r ibut ion   of   br ight ne s s   a nd  da r kne s s   a r e   us e a s   a lt e r na ti ve s   f or   tr a dit ional  l ight s   [ 22] .   T his   int e ns it dis tr ibut i on  c ur ve   wa s   de mons tr a tedby  the  T a ylor   s e r ies . T wo   ye a r   l a ter ,   S he a nd   his   pa r tner s   de s igned  a   nove l   lens   ha ving  a   c a pa bil it of   ge ne r a ti ng  a   li ght  pa tt e r of   mul ti pl e   c onc e ntr ic  c ir c les   f or   a ppe a li ng  f is s hoa ls   by  a pplyi ng  F our ier   s e r ies   a nd  a n   e ne r gy  mapping   method  [ 23 ] .   B a s e on  the  T a ylor   s e r ies   a nd  F our ier   s e r ies ,   the  m e nti one L I DC s   a r e   e xhibi ted  in  de tails ,   a n d   thus   it   s a ve s   a   lo of   ti me  to  c a lcula te  a nd   s im ulate   thes e   L I DC s .   I n   a ddit ion,   the  c oe f f icie nts   of   the  e xpone nti a ter ms   a nd  the  e mi tt e a ngle  of   L E a r e   uti li z e to  pr e s e nt  L I DC s   a pplyi ng  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1553   -   1560   1554   T a ylor   s e r ies .   B e s ides ,   the  c omput a ti on   of   the  L I D C s   a r e   c a r r ied   out  ba s e on   the  s ine  a nd  c os ine  f un c ti ons   in  F our ier   s e r ies .   Although  thes e   s e r ies   c a r e duc e   t he   a mount   of   ti me   c omput a ti ng  a nd   s im ulating  th e   L I DC s ,   a de tailed  pr e s e ntation  of   the   pr oge s s   a nd  a e xa c model  of   L I DC s   a r e   ha r to   a c hive.   R e a li z ing  thi s   di f f iculty,   thi s   s tudy  pr opos e s   the  G a us s i a de c ompos it io [ 24,   25] to  ha ve   the  L I DC s pr e s e nted  mor e   a c c ur a tely.   M or e ove r ,   with   the   us e   o f   a   s e t   of   many   va r ia ble  pa r a mete r s ,   c ons is ti ng  the   main   lobe’ s   pos it ion,   the   mul ti plyi ng  f a c tor s ,   a nd  the  s tanda r de viati ons , th e   e xa c s im ulation  of   r e quir e L I C Ds   c a be   a c c o mpl is he d.   T he   main  goa that  thi s   r e s e a r c tr to  f ulf il is   a c hieving  the  li ghti ng  pur pos e   f or   both  f is hing  a nd  on - boa r d   ope r a ti ons   on  f is hing  boa ts a nd  the  ke a ppr oa c to  the  s uc c e s s   in  both  c ir c ums tanc e s   i s   the  a ppli c a ti on  of   a   f r e e f or m   s e c onda r lens   with   powe r   c hip  L E Ds .   D ur ing  the   de s ign   pr oc e s s ,   the   Ga us s ian  de c ompos it ion  wa s   c a lcula ted  a nd  us e to   model   the  p r opos e L F W L   li ght  dis tr ibut ion.   I n   a ddit ion   to   the   opti c a l   de s ign  a nd   c omput e r   s im ulat ion  wor k ,   opt ica e xpe r im e nts   a r e   pr e s e nted  to  s how  the  a dva ntage s   of   the  pr opos e L F W L .       2.   L F WL   L E NS  DE S I GN   2. 1.     Gau s s ian   d e c om p os it ion   m e t h od   T he   L F W L   is   de s igned  to  s uppor f or   both  f i s hing  a nd  on - boa r a c ti vit ies .   S pe c if ica ll y,   the  de ve lopm e nt  of   the  L I DC   o f   L F W L   lens   is   us e f o r   two   z one s ,   one   is   the   c e ntr a l   a r e a   f o r   f is hing  a nd   t he   other   is   the  two   s ide  lobes   f or   on - boa r wor k ing,   whic a r e   il lus tr a ted   in  F igur e   1.   T he   late r a l   lobe   z one s   a r e   s e up   thr ough  the   c e ntr a pe a a r e a   f o r   the   pur pos e   of   ob taining  mul ti ple   us e s   f r om   the  s a me  L E D   li ght   po we r .   T he   li ght  ge ne r a ted  by   the   s ide  lobes   is   pr ovided  f or   on - boa r wor in   f is hing   ve s s e ls .   M e a nwhile,   the  l ig ht  in   the  c e nter   pe a r e gion  is   us e to   a tt r a c the  f is he s   unde r   wa ter .           F igur e   1 T he   de s igned  L I DC   of   L F W L   lens       B a s e on  the   Ga us s ian  de c ompos it ion,   the   L I DC   o f   L F W L   lens   c a be   c omput e d   [ 10 ,   11]   a s   f oll ows :     22 2 2 2 2 0 ( ) ( ) 2 2 2 0 1 0 () 22 nn nn n Le n s n n aa I e e e −+ =   = + +     ( 1)     I whic a nd   n   ( f or   n   =   1,   2… )   pr e s e nts   the   p os it ion  of   the  pr im a r y   lobe,   the   nth  s ide   lobe,   r e s pe c ti ve ly.   M e a nwhile,   the  va lues   of   mul ti ply ing  f a c tor s   a 0 a 1 a 2 ,   a nd  the   s tanda r de viations   0 1 2 ,   a r e   c a r e f ull y   a djus ted  to  be   a ppr opr iate   to   the  r e quir e d   L I DC   pa tt e r n.   T he   va lues   of   thes e   pa r a mete r s   c or r e s ponding  to     the  de s ir e L I DC   pa tt e r a r e   de mons tr a ted  in  T a ble  1.   M or e ove r ,   the  wo r kf low  of   f indi ng  th e   de s ir e pa r a mete r s   by  Ga us s ian  de c ompos it ion  is   dis playe in  F igur e   2.   T he   de tailed  p r oc e s s   c a be   de mons tr a ted  a s   f our   s teps   be low:   -   S tep  1:  S e lec the  ini ti a ke pa r a mete r s   of   the  Ga u s s ian  mi xtur e s   ba s e on  the  idea   of   the  L I DC   pa tt e r of   the  L F W L   lens   including  the  number   of   s ide  lobes ,   a nd  the  pos it ion   of   the  main  lobe   a nd  a ll   s ide  lobe s .   -   S tep   2:  De ter mi ne   the   pa r a mete r   o f   s tanda r de vi a ti ons ,   mea ning  that  de ter mi ning   the  width   of   the   main  lobe  a nd  s ide  lobes   ba s e on  the  de s ign  r e quir e me nt.   -   S tep  3:  R un  the  mi nim um  mea s qua r e   e r r or   ( M M S E )   e s ti mation  a lgor it hm   to  f ind  the  mul ti plyi ng  f a c tor s   a f or   =   1 ,   2 ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         De s ign  of  fr e e for lens   for   W L E Ds   on   the   fi s hing  boat  ( N guy e T hi   P huong  L oan )   1555   -   St e 4:   I f   the  M M S E   is   withi n   a n   a c c e ptable   r e gion,   i. e .   M M S E   < ,   whe r e     =   10 - 3   is   the  maxi mum   a c c e ptable   e r r or ,   then  s top  the  pr oc e dur e .   Othe r wi s e ,   go  ba c to  S tep  a nd  a djus the  va lues   of   n ,   then   r e pe a the  a lgor it hm .   T hr ough  the  p r oc e s s   of   de s ign,   the   L I DC   of   L F W L   lens ,   whic is   up  to  s tanda r d,   c a be   a ppe a r e by   the  s upe r pos it ion  o f   Ga us s ian  f unc ti ons   with   the   pr ope r   pa r a mete r s .   T he s e   pa r a mete r s   a r e   c omp uted  a nd   indi c a ted  in  T a ble   1,   whic r e s ult s   in  the  a na lyt ica s olut ion  of   the  L I DC   pr opos e in   F ig ur e   1.           F igur e   2.   F low   c ha r o f   f indi ng  the   tar ge f a c tor   us i ng  Ga us s ian  de c ompos it ion       T a ble  1.   De s igned  pa r a mete r s   of   the   L I DC   f or   L F W L   lens   us ing  ga u s s ian  de c ompo s it ion   D e s ig n pa r a me te r s   V a lu e s   a0   15.04   a1   10.98   1   65   0   20.35   1   39.63       2. 2.   Co n s t r u c t ion   o f   t h e   L F WL   lens   T he   ( 2)   be low  is   us e   to  c a lcula ted  the  nor malize lum inous   int e ns it dis tr ibut ion  c ur ve   ( L I DC )   of   the   li ght  s our c e .   I thi s   f or mul a ,   e a c a ngle  is   p r e s e nted  by  ,   a nd  thei r   lum inous   int e ns it is   indi c a ted  by   I L E D ( ) .     I L E D   ( )   =   I c os x   ( )   ( 2)     Additi ona ll y,   the   e xpone nti a f a c tor   o f   ( 2)   c a n   b e   e xpr e s s e a s x=   - ln( 2) /l n ( c os 0 . 5 ),   whe r e   0 . 5     r e pr e s e nts   the  li ght - e mi tt ing  view - a ngle  of   the  L E that  is   d e s c r ibeda s   the  a ngle  of   whic the  lum inous   int e ns it is   ha lf   of   I a .   W it 0 . 5     of   60 0 ,   the  pe r f e c L a mber ti a n - L E c a be   obtaine d .   T he   ve c tor   e qua ti on  of   S ne ll s   L a [ 12]   c a be   wr it ten  a s :     22 2 OI O I O I n O n I n n n n O I N = + +   ( 3)     he r e n a nd   n indi c a tes   the  r e f r a c ti ve   index  of   r e f lec ti on  a nd  incide nt   r a y   withi n   the  lens ,   r e s pe c ti ve ly.   s hows the  r e f r a c ti on  unit   ve c to r   a nd  mea ns the  incide nt  unit   ve c tor   while  r e pr e s e nts the  nomal  ve c tor   c or r e s ponding  to   the  incide nt  a nd   r e f r a c ti on  ve c tor s .   I n   F igu r e   3   is   the  method   o f   c ons tr uc ti ng   the   ma in  c ur ve   of   the  L F W L   lens .   T he   L E s our c e s   c e ntr a r e gi on  is   plac e a the  or igi o f   a   C a r tes ian  c oor dinat e   s ys tem.   T he   incide nt  r a y   I i ( =   1,   2)   f r om   the  L E s our c e   i s   a im e to  the  main  c u r ve   a the  c o r r e s pondi ng  poi nt  R f o r   ge ne r a ti ng  the  r e f r a c ted   r a O i .   T he   point s   Q i     a nd   R s e pa r a te  the  main   c ur ve   of   the  L F W L   lens   int o   f our   e qua Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1553   -   1560   1556   pa r ts .   T he   Q 0   Q a nd  Q 1   Q 2   c ur ve s   a r e   p r e s e nted  by  f 1 ( x)   a nd  f 2 ( x)   f unc ti ons ,   r e s pe c ti ve ly.   T he   nor m a ve c tor   N   c a be   obtaine ba s e on  the   de r ivation  o f   f i ( x ) .   T he   e nd   point s   of   the  main  c ur ve   a r e   pr e s e a s   Q i ,   whic h   a r e   the  bounda r y   c ondit ions   o f   the   ( 3 ) ,   c ombi ning   with  the  r e s ult s   of   f i ( x )   de r ivation .   I nde e d,   the  Q 0   Q a nd  Q 1   Q 2   c u r ve s   c a be   obtaine d   by   e mpl oying  a ngula r   e ne r gy   mapping   be twe e the   L I DC   of   the   lens   ( 1 )   a nd     the  L I DC   of   the   L E D   s our c e   ( 2) ,   a nd   then   s ubs ti tut ing  the   mapping   r e lations hip   int o   S ne ll s   L a ( 3) .   F ir s t ,     the  Z e max  opti c s   de s ign  pr ogr a is   e mpl oye to  f i nd  f i ( x) .   M or e ove r ,   by  c ha nging  f i ( x) ,   it   is   pos s ibl e   to  f r e e ly   a djus N   unti O 1   a nd  O a r e   dir e c ted  to  the  de s ir e L I DC   of   L F W L   lens .   T he   or igi na 3 - L F W L   lens   de s ign   is   pr e s e nted  in  F igur e   ( a ) .           F igur e   3.   I l lus tr a ti on  of   2 - r a y - tr a c ing  plot   of   the  L F W L   lens           ( a )   ( b)     F igur e   4.   ( a )   T he   3 - diagr a ms   of   the  a c c ompl is he f r e e f o r lens   f o r   f is hing/ wor king  lamp;   a nd  ( b)   it   s im ulate 2 - int e ns it dis tr ibut ion   map       3.   RE S UL T S   AN AN AL YSI S   I or de r   to  s uc c e s s f ull ge the  de s igni ng  pr oc e s s   of   the  pr opos e s e c onda r lens   unde r   c ontr ol,   we   a ppli e S oli dwor ks   a nd  the  opti c a de s ign  pr og r a Z e max  to  thi s   s tudy.   F igur e   4   ( a )   is   the  il lus tr a ti on  of     the  opti mal  f r e e f o r s ur f a c e   pr oduc e by  thes e   s of twa r e s .   T he   W L E us e a s   a   li ght  s our c e   f or   our   s im ulations   a nd  e xpe r im e nts   is   the  one   ha ving  107   lm   l umi nous   f lux.   B e s ides ,   f o r   the  be s o f   the  f a br ica ti on     the  e xpe r im e ntal   L F W L   modul e ,   we   a tt a c he d   thi s   white  L E pa c ka ge to   the  op ti mi z e f r e e f or m   lens .   B a s e on  the  us e   of   S o li dwor ks ,   the  L E Ds   modul e   is   f a br ica teda s   a mec ha nica model,   whos e   ke r ole   is   a s   the   input   to   the  T r a c e P r o   pr ogr a m   f or   M onte  C a r lo  r a y - tr a c i ng  c a r r ies   out  the   mea s ur e ment  of   the   li ght  p r o duc ti vit y.   Dis playe in  F igur e   ( b )   is   the  s i mul a ted  2 - int e ns it dis tr ibut ion  of   the  p r opos e L F W L   lens . A s   c a be   s e e n,   the  li ght   ge ne r a ted  in   the   0~45 - de gr e e   dis tr ib uti on  a r e a   is   u ti li z e to  a tt r a c t   the  f is he s   unde r   wa t e r   while   the  li ght   a the  dis tr ibut ion  z one   of   55~85  de g r e e s   whic is   li ke   a   pa ir   of   bir d   wings   is   us e f or   o n - boa r li ghti ng.   I F igur e   6 ,   the  of f e r e L E D   f is hing/ wo r king  s e c onda r lens   is   e xpr e s s e a s   a   s pe c im e n,   whic is   s ugge s ted  f or   opti c a e xpe r im e nts .     M or e ove r ,   F igu r e   5   ( a )   e xhibi ts   the   mate r ial   u s e to  c r e a te  thi s   pr otot ype ,   whic is   plas ti c s .   M e a nwhile,   F igur e   ( b)   s hows   the  2 - opti c a int e ns it dis tr ibut ion  of   the  L F W L   modul e   whic is   e s ti mate by  a   goniophot omete r .   W he n   the   L I DC s   of   L F W L   lens e s   a r e   c ompar e d   us ing  e xa mpl e s   o f   the   two   de s igns Ga us s ian  de c ompo s it ion  ( F igur e   1)   a nd   the  mea s ur e L I DC   ( F igur e   6 ) .   Ne xt  s tep,   to  c ompar e   the  pe r f or manc e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         De s ign  of  fr e e for lens   for   W L E Ds   on   the   fi s hing  boat  ( N guy e T hi   P huong  L oan )   1557   of   our   pr opos e f r e e f or m   lens   with  the   c onve nti ona f is hing  li ght ,   the  inves ti ga ti on  of   a   225000   lum e ns /   2000  W   P hil ips   HI c onve nti ona f is hing  lamp  a nd  a   54000  lum e ns /450  W   L E li ght  c ompos e by  the  a r r a y   of   p r opos e f is hing/ wor king   L E D   modul e s   is   c a r r ied  out.   F igu r e   7   il lus tr a tes   the  mea s ur e d   li ght   dis tr ibut ion   c ur ve   of   the   HI f is hing  lamp.           ( a )   ( b)     F igur e   5.   ( a )   T he   f a br ica ted  f r e e f or m   lens   s a mpl e ,   a nd  ( b)   it s   mea s ur e 2 - int e ns it dis tr ibut ion   map           F igur e   6 .   T he   mea s ur e L I DC   of   L F W L   lens           F igur e   7.   T he   mea s ur e L I DC   of   the   HI f is hing  l a mp   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1553   -   1560   1558   F igur e   p r e s e nts   the  s e pa r a ti on  be twe e f r e e f or lens e s   of   the  L E s e ts .   T his   s e pa r a ti on  o f   30   mm   a nd  25  mm   c or r e s ponds   to  the  length  a nd  width   of   the  L E s e t.   T he n,   a e xa mi na ti on  be twe e the  t wo  s a me   s ize s   12  ( L )   ( W )   f is hing  boa ts   is   c onduc te d.   T he r e   is   a   note  that  the  two  boa ts   us e in  our   s i mul a ti on  e xpe r im e nts   ha ve   a   boa r o f   2   m   higher   than   the  wa ter   s ur f a c e   f or   c ons ider ing  the   c ondit ion   of   f is hing  a nd   wor king  e nvir onment. I pa r ti c ular ,   the  f ir s bo a is   e quipped  with  30  s e ts   of   pr opos e 450  W   L E f is hing/ wor king  lamps ,   a s   il lus tr a ted  in  F igur e   ( a ) .   How e ve r ,   the  li ghti ng   e quipm e nt  of   the  s e c ond  boa is   jus 20  s e ts   of   the  2000  W   H I f is hing  lamps ,   a s   pr e s e nted  in  F igur e   ( b ) .   T he   lamps   on   two  boa ts   a r e   ins t a ll e on  poles ,   a nd  thes e   poles   a r e   loca ted  on   both   s ides   of   t he   f is hing   boa ts   with   a n   e qua dis tanc e   f r om   e a c o ther ,   a nd   a   he ight   of   m   f r o th e   boa r f loor .           F igur e   8.   T he   s e pa r a ti ons   be twe e f r e e f or m   lens e s   of   the  L E D   s e ts           ( a )   ( b)     F igur e   9.   T he   s im ulation  of   the  f is hing  boa e quipp e with    ( a )   30   s e ts   of   the  450   W   L E f is hing/ wor king  lamps ( b)   20   s e ts   of   the   2000  W   H I f is hing  lamps       I ter o f   e va luating   the   dis tr ibut ion   of   li ght   il lu mi na ti on,   the  Dia L ux   s of twa r e   is   e mpl oye d   to   de a l   with  the  int e ns it s pr e a ding  f il e s   ( I E S   f il e )   of   the  li ghts ,   whic a r e   obtaine d   by  the  op ti c a mea s ur e ments   us ing  goniom e ter .   T a ble   2   is   the   c ompar is on  be twe e n   the   pe r f o r manc e   of   two   li ghti ng   s ys tems   e va lu a ted  on  dif f e r e ntpos i ti ons on  the  boa r a nd  on  the  wa ter s ur r ounding  a r ound  the  f is hing  ve s s e l.   As   a   r e s ult ,   it   is   s hown   that  the   pr opos e lamp  u ti li z e s   jus t   1/3   the   e lec tr icity,   c ompar e to   the  t r a dit ional   HI D   lamp,   but   it   c a br ing   a lm os identica i ll umi na ti on   dis tr ibut ion   r e ga r dles s   of   on   boa o r   wa ter .   T he   c omput a ti on   take s   a c c ou nt  of   li gh a bs or pti on  of   s e a wa ter ,   s e a wa ter   s ur f a c e   r e f lec ti vit y,   a nd   the  li ght   s pe c tr um,   thenitpr oduc e s   the   da ta  of     the  unde r wa ter   li ght  il lum ination  dis tr ibut ion  a t   o ne - mete r   de pth. Af ter   a na lyz ing  the  a tt a ined  r e s ult s ,   we   c a n   f ind  that   the  nove l   f is hing/ wor king   L E lamps   g e 91%   e f f icie nc in   the  s e a wa ter   t r a ns mi s s ion,   7%   higher   than  the  r e s ult   o f   tr a dit ional  H I f is hing  lamp  ( 84   % ) .   T he   s im ulate da ta   of   thes e   lamps   a r e   a ll   indi c a ted  in  T a ble  2       T a ble  2.   C ompar is on  of   the  li ghti ng   pe r f o r manc e s   be twe e the  nove L E f is hing  lamps   a nd    the  tr a dit ional  H I f is hing  lamps   f or   the  f is hing  bo a t   L a mp   s ys te ms   P ow e r   ( W )   B oa r d ( lu x)   S e a - s ur f a c e   ( lu x)   U nde r w a te r   ( lu x)   E f f ic ie nc y   ( % )   LED   la mps   13500   3065   1639   1315   91   H I D  l a mps   40000   2992   1768   1438   84   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l         De s ign  of  fr e e for lens   for   W L E Ds   on   the   fi s hing  boat  ( N guy e T hi   P huong  L oan )   1559   M or e ove r ,   the  dis tr ibut ion  of   il lum ination  on  the  b oa r ds   is   s im il a r   in  thes e   two  c a s e s ,   a s   pr e s e nt e in  F igur e   10.   As   c a be   s e e in   F igur e   11,   the  c ompar i s on  be twe e the  il lum ination   dis tr ibut ion  on   the  s e a - s ur f a c e   of   two  s e ts   of   li ghti ng   s ys tem  is   c lea r ly  dis playe d.   T he   r e s ult s   im ply  that  both  the  a ngle  of   il lu mi na ti on  dis tr ibut ion  a nd   the  a ve r a ge   il lum ination  o f   the  L E s e ts   a r e   s maller   than   thos e   of   the  H I s e ts .   How e ve r ,   the   de viat ions   a r e   ins igni f ica nt.   T he r e f or e ,   we   c a a ga in  c onf i r m   the   e f f icie nc y   of   the   pr opos e L E D   li g ht  a nd   it s   a bil it in  f is s hoa ls   a tt r a c ti ve ne s s ,   whic br ings   mor e   be ne f it s   than  the  tr a dit ional   one .               F igur e   10.   T he   dis tr ibut ion   of   il lum ination   on  the  boa r of   the  30  s e ts   of   the  450   W   L E f is hing/ wor king  lamps   ( top) ,   a nd  the   20  s e ts   of   the  2000  W   HI f is hing  lamps   ( bott om )             ( a )   ( b)     F igur e   11.   ( a )   T he   dis tr ibut ion   of   il lum ination   on  t he   s e a - s ur f a c e   f or   the   30  s e ts   of   the  450  W   L E f is hing/ wor king  lamps   a nd  ( b)   the  20   s e ts   of   the  20 00  W   HI f is hing  lamps       4.   CONC L USI ON   T his   s tudy  of f e r s   a   de tailed  method  f or   de s igni ng  a   nove f r e e f or lens   whic s e r ve s   the  pur pos e   of   L E f is hing/ wor king .   T he   Ga us s ian  de c ompos it ion  is   e mpl oye d   to   dis playe the  L I DC   o f   L F W L   lens .   T hr ough  our   e xpe r i menta r e s ult s ,   the  tr a dit io na HI f is hin lamp  c a be   e a s il r e plac e by  the  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                              I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un   C omput   E C ontr o l Vol.   18 ,   No .   3 J une   2020:    1553   -   1560   1560   f is hing/ wor king  lamp   s e r ving  both   f is hing  a nd  on - boa r wor king  pu r pos e s   with  lowe r   powe r   c ons umpt ion. M or e ove r ,   the   s im ulation   r e s ult s   s howe that  the   pr opos e f is hing/ wor king   L E la mp  c a n   a c c ompl is hhigher   il lum ination  e f f icie nc than  the   t r a dit ional  HI D   li ghts .       AC KNOWL E DGE M E NT S   T his   r e s e a r c is   f unde by   De pa r tm e nt  o f   S c ienc e   a nd  T e c hnology   of   B inh  T hua p r ovince   unde r   gr a nt  number   DA - 02 - 01 - 2018.       RE F E RE NC E S   [1 ]   A n h   N D Q . et   a l . ,   Y 2 O 3 : E u 3 +   p h o s p h o r:   A   n o v e l   s o l u t i o n   f o an   i n crea s i n   co l o re n d er i n g   i n d e x   o mu l t i - c h i p   w h i t l e d   p ac k ag e s ,   Jo u r n a l   o f   t h Ch i n es I n s t i t u t o f   E n g i n eer s ,   v o l .   40 ,   n o .   3 ,   p p .   2 2 8 - 2 3 4 ,   2 0 1 7 .   [2 ]   J i a n g   P G . et   al . ,   T h ermal l y   s t ab l mu l t i - c o l o r   p h o s p h o r - in - g l a s s   b o n d ed   o n   fl i p - ch i p   UV - L E D s   fo   ch ro ma t i c i t y - t u n a b l W L E D s , ”  A p p l i e d   O p t i cs ,   v o l .   56 ,   n o .   28 ,   p p .   7 9 2 1 - 7 9 2 6 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   D i n ak ara n D,   et   a l . ,   Ph o s p h o r - b a s ed   l i g h t   c o n v ers i o n   fo mi n i at u ri zed   o p t i cal   t o o l s , ”  A p p l i ed   O p t i cs ,   v o l .   56   n o .   13 ,   p p .   3 6 5 4 - 3 6 5 9 ,   2 0 1 7 .   [4 ]   W an g   Z . et   al . ,   S i n g l e - p h a s t u n a b l e   w h i t e - l i g h t - em i t t i n g   Sr 3 L a(PO 4 ) 3 : E u 2+ ,   M n 2+   p h o s p h o fo r   w h i t L E D s ,”   A p p l i ed   O p t i cs ,   v o l .   56 ,   n o .   4 ,   p p .   1 1 6 7 - 1 1 7 2 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   Xu   M S . et   al . ,   E ffe ct s   o s p ec t ra l   p arame t ers   o n   t h l i g h t   p ro p ert i es   o re d - g ree n - b l u e   w h i t l i g h t - em i t t i n g   d i o d e s , ”  A p p l i ed   O p t i cs ,   v o l .   55 ,   n o .   16 ,   p p .   4 4 5 6 - 4 4 6 0 ,   2 0 1 6 .     [6 ]   G eo rg e   A F . ,   e t   al . ,   L as er - d ri v en   p h o s p h o r - c o n v ert ed   w h i t e   l i g h t   s o u rce  f o s o l i d - s t a t i l l u m i n a t i o n ,”     A p p l i ed   O p t i cs ,   v o l .   55 ,   n o .   8 ,   p p .   1 8 9 9 - 1 9 0 5 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   Ch en   M Z . ,   et   al . ,   D i ffract i v o p t i cal   el eme n t   w i t h   s a me  d i ffract i o n   p at t ern   fo m u l t i c o l o l i g h t - emi t t i n g   d i o d es ,   A p p l i ed   O p t i cs ,   v o l .   55 ,   n o .   1 ,   p p .   1 5 9 - 1 6 4 ,   2 0 1 6 .   [8 ]   Seg aw a   H . an d   H i r o s a k i   N .,   E u ro p i u m - d o p e d   Si A l O N   an d   b o ro s i l i ca t g l as s   co m p o s i t es   fo w h i t l i g h t - emi t t i n g   d i o d e ,”   A p p l i e d   O p t i c s ,   v o l .   54 ,   n o .   29 ,   p p .   8 7 2 7 - 8 7 3 0 ,   2 0 1 5 .   [9 ]   Bi   W G . ,   et   al . ,   Imp ro v ed   eff i cacy   o w arm - w h i t l i g h t - emi t t i n g   d i o d l u m i n a i re s , ”  A p p l i ed   O p t i c s ,   v o l .   54 ,   n o .   6 p p .   1 3 2 0 - 1 3 2 5 ,   2 0 1 5 .   [1 0 ]   Su n   W S . et   al .,   Si m u l a t i o n   a n d   c o mp ar i s o n   o t h i l l u mi n an ce,   u n i f o rmi t y ,   an d   effi c i en c y   o d i ffere n t   f o rms   o f   l i g h t i n g   u s ed   i n   b a s k e t b a l l   c o u r t   i l l u m i n a t i o n ,”   A p p l i e d   O p t i c s ,   v o l .   53 ,   n o .   29 ,   p p .   H 1 8 6 - H 1 9 4 ,   2 0 1 4 .   [1 1 ]   L ee   H . ,   et   al . ,   Ph o s p h o r - in - g l as s   w i t h   N d - d o p ed   g l as s   fo w h i t L E D   w i t h   w i d c o l o g am u t , ”  O p t i c s   Let t er s ,     v o l .   43 ,   n o .   4 ,   p p .   6 2 7 - 6 3 0 ,   2 0 1 8 .   [1 2 ]   A n h   N D Q . an d   L ee   H Y . ,   Im p ro v i n g   t h a n g u l ar  c o l o u n i f o rmi t y   a n d   t h l u me n   o u t p u t   fo w h i t L E D   l a mp s   b y   G reen   Ce 0. 67 Tb 0. 33 M g A l 11 O 19 : Ce, T b   Ph o s p h o r , ”  Jo u r n a l   o f   t h Ch i n e s In s t i t u t o f   E n g i n ee r s ,   v o l .   39   n o .   7 ,   p p .   8 7 1 - 8 7 5 ,   2 0 1 6 .   [1 3 ]   My o u n g   S J . et   al . ,   Mat er i al   p r o p er t i e s   o t h Ce 3+ - d o p ed   g arn e t   p h o s p h o f o w h i t L E D   a p p l i cat i o n ,     Jo u r n a l   o f   In f o r m a t i o n   D i s p l a y ,   v o l .   17 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 7 - 1 2 3 ,   2 0 1 6 .   [1 4 ]   K at j a   M R . et   al . ,   W h i t L E D   co m p ared   w i t h   o t h er   l i g h t   s o u rce s :   A ge - d e p en d en t   p h o t o b i o l o g i ca l   effect s   an d   p aramet er s   fo ev a l u a t i o n , ”  In t J .   o f   O cc u p a t i o n a l   S a f et a n d   E r g o n o m i c s ,   v o l .   21 ,   n o .   3 ,   p p .   3 9 1 - 3 9 8 ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   Z h u an g   Z F . ,   Su rman   P . ,   an d   Y u   F H. ,   freef o rm  o p t i cs   d e s i g n   w i t h   l i m i t e d   d a t fo e x t e n d e d   L E D   l i g h t   s o u rc es ,   Jo u r n a l   o f   M o d e r n   O p t i cs ,   v o l .   63 ,   n o .   21 ,   p p .   2 1 5 1 - 2 1 5 8 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   Prad i p   Kr M . ,   an d   Ro y   B. ,   D ev el o p me n t   o d y n ami l i g h t   c o n t ro l l er  fo v ari a b l CCT   w h i t L E D   l i g h t   s o u r ce,   LE U KO S ,   v o l .   11 ,   n o .   4 ,   p p .   2 0 9 - 2 2 2 ,   2 0 1 5 .   [1 7 ]   Wu   R M . ,   et   al . ,   D i rect   t h ree - d i me n s i o n al   d es i g n   o c o mp act   a n d   u l t ra - effi c i en t   freefo rm  l en s es   f o ex t en d ed   l i g h t   s o u rces ,   O p t i ca . ,   v o l .   3 ,   n o .   8 ,   p p .   8 4 0 - 8 4 3 ,   2 0 1 6 .   [1 8 ]   Serg ey   V K . et   al . ,   D ev el o p men t   o mu l t i p l e - s u rf ace  o p t i cal   el eme n t s   fo ro ad   l i g h t i n g , ”  O p t i cs   E x p r es s . ,     v o l .   25 ,   n o .   4 ,   p p .   A 2 3 - A 3 5 ,   2 0 1 7 .   [1 9 ]   L ee   H W . ,   an d   L i n   B S . ,   Imp ro v emen t   o i l l u m i n a t i o n   u n i fo rm i t y   fo L E D   fl a t   p a n el   l i g h t   b y   u s i n g   mi cr o - s ec o n d ar y   l en s   array , ”  O p t i c s   E x p re s s ,   v o l .   20 ,   n o .   S6 ,   p p .   A 7 8 8 - A 7 9 8 ,   2 0 1 2 .   [2 0 ]   T o s   N . ,   an d   A ras a   J . ,   Co n s t r u ct i o n   met h o d   o t ai l o r ed   facet s   fo u s i n   freef o rm  refl ect o rs   d e s i g n , ”  LE U K O S ,   v o l .   11 ,   n o .   3 ,   p p .   1 2 5 - 1 4 0 ,   2 0 1 5 .   [2 1 ]   A n h   N D Q . ,   et   al . ,   D es i g n   o free - f o rm  l en s   fo L E D   l i g h t   w i t h   h i g h   effi c i en c y   an d   u n i fo rm  i l l u m i n a t i o n ,   Jo u r n a l   o f   t h Ch i n es I n s t i t u t o f   E n g i n eer s ,   v o l .   53 ,   n o .   29 ,   p p .   H 1 4 0 - H 1 4 5 ,   2 0 1 4 .   [2 2 ]   Sh en   S C . ,   an d   H u an g   H J . ,   D e s i g n   o L E D   fi s h   l i g h t i n g   at t ract o rs   u s i n g   h o ri z o n t al / v er t i ca l   L ID map p i n g   met h o d , ”  O p t i cs   E x p r e s s ,   v o l .   20 ,   n o .   24 ,   p p .   2 6 1 3 5 - 2 6 1 4 6 ,   2 0 1 2 .   [2 3 ]   Sh en   S C . ,   L i   J S . ,   an d   H u a n g   H C . ,   D es i g n   l i g h t   p at t er n   o mu l t i p l co n cen t ri c i rcl e s   fo L E D   fi s h i n g   l a mp s   u s i n g   f o u r i er  s er i es   an d   an   en er g y   ma p p i n g   met h od , ”  O p t i c s   E xp r es s v o l .   22 ,   n o .   11 ,   p p .   1 3 4 6 0 - 71 ,   2 0 1 4 .   [2 4 ]   W ag n er   W . ,   e t   al . ,   G au s s i an   d eco m p o s i t i o n   an d   cal i b rat i o n   o n o v el   s ma l l - f o o t p r i n t   fu l l - w av ef o rm  d i g i t i s i n g   ai rb o rn l a s er  s ca n n er, ”  IS P R S   Jo u r n a l   o f   P h o t o g r a m m e t r a n d   R em o t S e n s i n g ,   v o l .   60 ,   n o .   2 ,   p p .   1 0 0 - 1 1 2 ,   2 0 0 6 .   [ 2 5 ]   L i n d n e r   R R . ,   A u t o n o m o u s   g a u s s i a n   d e c o m p o s i t i o n ,   T h e   A s t r o n o m i c a l   J o u r n a l ,   v o l .   1 4 9 ,   n o .   1 3 8 ,   p p .   1 - 14 ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.