扩展光源准直照明系统的光学设计及其照明性能的研究
发布时间：2021-10-13 13:16
在超远距离准直照明等特种照明领域中,大功率白光发光二极管（Light Emitting Diode,LED）光源有着极高的使用价值。但是由于该光源的发光面尺寸不可忽略,属于扩展光源,因此在使用时势必会造成准直照明系统出射光束的发散,该发散特性将会影响其照明距离与照明效果。针对上述问题,本文从理论推导、软件仿真与实验测试三个方面对以下内容进行了研究。（1）本文首先基于费马原理,推算出了准直平凸透镜的解析表达式,并设计出了一套以自由曲面构建技术为基础的平凸准直透镜的面型设计算法。（2）以成像光学相关理论为基础,推导出了在扩展光源准直照明系统中,出射光束发散角的计算公式,研究了扩展光源准直照明系统的结构参数对出射光束发散特性的影响。以出射光束发散特性理论为基础继续对准直照明系统进行深入研究,推导出了扩展光源准直照明系统的极限照明距离和可照明半径的表达式。并分别分析了光学系统的横向尺寸和纵向尺寸对极限照明距离和可照明半径的影响。（3）在光学软件中对上述理论进行了仿真模拟,仿真结果与理论预期相符。在此基础上,将所设计具有最优结构参数的透镜进行实体加工,与CREE公司生产的大功率LED光源共同封装...
【文章来源】：北方民族大学宁夏回族自治区
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大功率LED光源[12]
背光照明主要采用的是冷阴极荧光灯（CCFL），随着产品色彩和外观的不断改变，为了符合人们当下的照明需求，LED 以其独特的优势取代 CCFL 成为了新一代的背光光源。发照至今，LED 几乎全面覆盖如今现有的背光领域。3、普通照明。在室外，主要应用有大型的高杆灯，投光灯，标志灯等等；由于 LED 照明光源的颜色可以任意调节，以便于满足室内各种场合人们各种不同的照明需求。4、特种照明。LED 凭借诸多的优势可用来实现各种特种照明功能。特殊环境照明行业一般为船舶、港口、油田、消防等各个重要的基础行业。即在特殊场合需要的特定照明效果，例如高亮度液晶背光、舞台聚光灯、高杆灯、探照灯等等。根据特殊环境照明市场分析，我国的特殊环境照明设备逐渐普及，其市场规模复合年增长率在在近几年不断增高。除此之外，LED 光源还应用于医疗、军用、交通、农业、航空等各个领域。如今，LED 照明已是人们生活的一部分，LED 产业在全世界的发展也在不断地更新。在不久的将来必定会在更多的应用领域得到应用。如图 1-2 所示
士学位论文 计D 光源自身的发光光强的分布形状都近似为中间高两边低出的光线的光强分布情况与余弦函数的走势相似，其配光0cosmI I 射出光线的孔径角范围，m 由 LED 本身性质决定。一般情合照明需求，在目标面上会出现中间照度非常亮，到两边逐对照明来说是十分不利的。我们为了将 LED 合理的应用于线进行配光来满足我们所需的照明要求[21-26]。图 1-3 为朗
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车LED灯具发展及关键技术分析[J]. 杨培善,白银,周方成. 汽车电器. 2019(05)
[2]照明光源的发展历程及未来展望[J]. 陈大华. 照明工程学报. 2019(01)
[3]LED在汽车照明系统中的应用分析[J]. 林金填,曹小兵. 照明工程学报. 2018(05)
[4]基于新型LED准直系统的自由曲面均匀照明设计[J]. 朱民,楼俊,潘玉珏,谢成宝. 光学学报. 2018(04)
[5]“2017中国LED照明论坛”在上海隆重召开[J]. 中国照明电器. 2017(07)
[6]用于头显液晶像源LED背光的双自由曲面透镜阵列设计[J]. 冯奇斌,李亚妮,李其功,吕国强. 光学学报. 2015(11)
[7]自由曲面匀光透镜的建模误差分析及补偿设计[J]. 桂立,孙秀辉,尹韶云,杜春雷,向阳. 光学学报. 2015(10)
[8]一种LED照明光源均匀度设计[J]. 肖韶荣,李曼. 应用光学. 2015(04)
[9]LED近场光学模型与直下式背光源透镜的设计优化[J]. 钱可元. 光学学报. 2015(05)
[10]与LED发光面平行平面上多向准直光束的研究[J]. 程治明,曾平,张志海,胡燕. 光学学报. 2014(10)
博士论文
[1]AlInGaN多量子阱发光材料的制备与光电性能研究[D]. 刘通.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]非成像光学中若干自由曲面设计及优化[D]. 梁文跃.五邑大学 2018
[2]基于自由曲面的LED光源二次光学设计研究[D]. 刘国强.西安理工大学 2017
[3]基于LED阵列间距优化与漫反射自由曲面的间接照明方法研究[D]. 罗慧.华东交通大学 2017
[4]LED直下式背光透镜的研究与设计[D]. 康廉洁.江苏大学 2017
[5]LED二次配光透镜设计[D]. 董文娟.江苏大学 2017
[6]大尺寸LED光源准直透镜的设计与应用[D]. 韩敏.江苏大学 2016
[7]基于LED扩展光源的自由曲面透镜设计研究[D]. 李敏.中国计量学院 2015
[8]基于均匀照明的LED光学系统设计[D]. 许耀云.燕山大学 2012
[9]LED照明系统的优化设计[D]. 罗晓霞.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[10]基于透射型自由曲面理论的均匀照明设计方法研究[D]. 汪巍.浙江大学 2006
本文编号：3434742
【文章来源】：北方民族大学宁夏回族自治区
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大功率LED光源[12]
背光照明主要采用的是冷阴极荧光灯（CCFL），随着产品色彩和外观的不断改变，为了符合人们当下的照明需求，LED 以其独特的优势取代 CCFL 成为了新一代的背光光源。发照至今，LED 几乎全面覆盖如今现有的背光领域。3、普通照明。在室外，主要应用有大型的高杆灯，投光灯，标志灯等等；由于 LED 照明光源的颜色可以任意调节，以便于满足室内各种场合人们各种不同的照明需求。4、特种照明。LED 凭借诸多的优势可用来实现各种特种照明功能。特殊环境照明行业一般为船舶、港口、油田、消防等各个重要的基础行业。即在特殊场合需要的特定照明效果，例如高亮度液晶背光、舞台聚光灯、高杆灯、探照灯等等。根据特殊环境照明市场分析，我国的特殊环境照明设备逐渐普及，其市场规模复合年增长率在在近几年不断增高。除此之外，LED 光源还应用于医疗、军用、交通、农业、航空等各个领域。如今，LED 照明已是人们生活的一部分，LED 产业在全世界的发展也在不断地更新。在不久的将来必定会在更多的应用领域得到应用。如图 1-2 所示
士学位论文 计D 光源自身的发光光强的分布形状都近似为中间高两边低出的光线的光强分布情况与余弦函数的走势相似，其配光0cosmI I 射出光线的孔径角范围，m 由 LED 本身性质决定。一般情合照明需求，在目标面上会出现中间照度非常亮，到两边逐对照明来说是十分不利的。我们为了将 LED 合理的应用于线进行配光来满足我们所需的照明要求[21-26]。图 1-3 为朗
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车LED灯具发展及关键技术分析[J]. 杨培善,白银,周方成. 汽车电器. 2019(05)
[2]照明光源的发展历程及未来展望[J]. 陈大华. 照明工程学报. 2019(01)
[3]LED在汽车照明系统中的应用分析[J]. 林金填,曹小兵. 照明工程学报. 2018(05)
[4]基于新型LED准直系统的自由曲面均匀照明设计[J]. 朱民,楼俊,潘玉珏,谢成宝. 光学学报. 2018(04)
[5]“2017中国LED照明论坛”在上海隆重召开[J]. 中国照明电器. 2017(07)
[6]用于头显液晶像源LED背光的双自由曲面透镜阵列设计[J]. 冯奇斌,李亚妮,李其功,吕国强. 光学学报. 2015(11)
[7]自由曲面匀光透镜的建模误差分析及补偿设计[J]. 桂立,孙秀辉,尹韶云,杜春雷,向阳. 光学学报. 2015(10)
[8]一种LED照明光源均匀度设计[J]. 肖韶荣,李曼. 应用光学. 2015(04)
[9]LED近场光学模型与直下式背光源透镜的设计优化[J]. 钱可元. 光学学报. 2015(05)
[10]与LED发光面平行平面上多向准直光束的研究[J]. 程治明,曾平,张志海,胡燕. 光学学报. 2014(10)
博士论文
[1]AlInGaN多量子阱发光材料的制备与光电性能研究[D]. 刘通.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]非成像光学中若干自由曲面设计及优化[D]. 梁文跃.五邑大学 2018
[2]基于自由曲面的LED光源二次光学设计研究[D]. 刘国强.西安理工大学 2017
[3]基于LED阵列间距优化与漫反射自由曲面的间接照明方法研究[D]. 罗慧.华东交通大学 2017
[4]LED直下式背光透镜的研究与设计[D]. 康廉洁.江苏大学 2017
[5]LED二次配光透镜设计[D]. 董文娟.江苏大学 2017
[6]大尺寸LED光源准直透镜的设计与应用[D]. 韩敏.江苏大学 2016
[7]基于LED扩展光源的自由曲面透镜设计研究[D]. 李敏.中国计量学院 2015
[8]基于均匀照明的LED光学系统设计[D]. 许耀云.燕山大学 2012
[9]LED照明系统的优化设计[D]. 罗晓霞.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[10]基于透射型自由曲面理论的均匀照明设计方法研究[D]. 汪巍.浙江大学 2006
本文编号：3434742
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