光学自由曲面在LED道路照明领域的应用研究

发布时间：2017-11-11 16:41

  本文关键词：光学自由曲面在LED道路照明领域的应用研究

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【摘要】：随着大功率LED封装模块流明效率的不断提高、成本的不断下降,LED在通用照明领域得到了越来越多的应用,在这个大背景之下,以LED为光源的道路照明成为这种新型光源进军普通照明领域的切入点。然而现阶段,我国LED路灯行业在光学设计、驱动设计、热管理、结构设计、系统集成等方面均存在较大的发展空间。本课题应用非成像光学原理,以自由曲面照明设计方法为基础,围绕LED路灯的光学设计问题展开研究。光学自由曲面具有许多无可比拟的优点,采用自由曲面不仅可极大简化照明系统的结构,还可以有效控制光束分布,轻松实现复杂的照明。本文首先介绍了基于能量映射和切面迭代的自由曲面设计方法以及反馈优化算法,并提出了改进的切面迭代法来改善设计结果,通过合理选择的内表面,可以在3轮反馈优化后得到均匀照明的矩形光斑区域。在另一个设计实例中,仅需一轮优化即可实现指定的IES光强分布,有效地简化了设计流程,实现了“一键式”设计。在机动车道路照明领域,亮度均匀度已经日益受到重视,然而在我国的LED路灯行业内,由于亮度计算或检测都比照度要复杂得多,在路灯研发过程中,往往直接以照度均匀度作为设计、验收指标,这是不符合国家城市道路照明设计标准CJJ 45-2006中有关规定的。在本文第3章中,对道路的亮度与照度关系进行了分析,并以亮度均匀性作为首要标准,同时兼顾其他指标,提出了一种新的求解LED路灯配光模式的方法。第4章中,针对该路灯的配光模式,设计了非对称的自由曲面路灯透镜并进行了光学仿真。仿真结果表明,该透镜在3个机动车道上的纵向亮度均匀度达到了0.86以上,完全符合国家标准中大于0.7的要求,同时照度均匀度、眩光限制阈值、环境比等指标也完全达标。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU113.666;TM923.34

【参考文献】

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1 颜稳萍;郭震宁;林介本;甘汝婷;林木川;潘诗发;廖炫;;基于逆向优化设计的高能量利用率LED路灯透镜[J];光学学报;2015年04期

2 张志远;杨春宇;马俊涛;;基于DIALux软件的道路照明设计[J];灯与照明;2015年01期

3 孟令涛;邹念育;贺晓阳;曹冠英;杨轶;李德胜;张竞辉;;中美道路照明标准及测试方法的解析[J];照明工程学报;2011年05期

4 邹吉平;;评价LED道路照明灯具配光性能的两个重要指标——从配光设计角度谈LED道路照明节能[J];照明工程学报;2010年04期

5 韩彦军;张贤鹏;冯泽心;钱可元;李洪涛;罗毅;李旭亮;黄冠志;祝炳忠;;基于由照射目标向光源映射和微带表面构型的分离变量三维自由曲面非成像光学系统设计[J];中国科技论文在线;2010年01期

6 王鹏展;陈大华;;眩光控制分析及其在道路照明中的运用[J];灯与照明;2009年03期

7 邹吉平;李丽;解全花;李志业;王俊;;LED道路照明灯具配光设计的误区分析——照度均匀性并非亮度均匀性[J];照明工程学报;2009年S1期

8 邹吉平;李丽;解全花;李志业;王俊;;重视道路和隧道照明中亮度与照度的关系[J];照明工程学报;2009年S1期

9 刘磊实;;城市道路照明设计中失能眩光的计算与控制[J];照明工程学报;2008年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 丁毅;自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用[D];浙江大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 徐晨洁;LED汽车近光灯的光学设计[D];复旦大学;2009年

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本文编号：1172250