基于自由曲面的LED照明系统设计
发布时间：2022-08-01 17:28
LED（Light Emitting Diode）作为21世纪新型绿色光源,凭借其功耗低、效率高、寿命长等优势,在探照灯、车灯、室内照明以及植物组培等领域有着广泛的应用。但是LED光源具有较大的发光角,因而不能直接用于照明。因此,需要结合实际照明场合设计出合适的光学系统,而LED的朗伯发光特性为照明光学设计提供了理论基础。在照明光学设计中,自由曲面具有更灵活的空间结构和更高的设计自由度,从而被广泛的研究与应用。因此,对自由曲面的设计方法和应用场景进行研究既有理论意义也有应用价值。本文重点对自由曲面几何法和偏微分方程法进行研究,并结合准直照明和均匀照明两种应用场景分别推导出了相应的数学公式,借助Matlab计算自由曲面离散点,用Solidworks构造出对应的物理模型,最后通过光学软件LightTools模拟仿真来验证模型的可行性。具体如下:1、在均匀照明中,根据Snell定律来建立入射光、自由曲面和目标面的几何映射关系,以及用能量守恒定律来得到能量映射关系,由此推导出一组偏微分方程,为了降低计算难度,采用数值解法求解偏微分方程组。在准直照明中,运用几何法设计的自由曲面能够使LED发出的...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 LED照明的优势
1.1.2 LED的发展历程与应用
1.2 照明光学的发展现状
1.2.1 照明光学的发展
1.2.2 照明光学存在的问题
1.3 课题的研究内容与章节安排
2 高亮度LED基础知识与照明光学设计理论
2.1 高亮度LED基础知识
2.2 非成像光学理论介绍
2.2.1 光度学基础
2.2.2 光学扩展量
2.2.3 边缘光线原理
2.2.4 SNELL定律
2.3 本章小结
3 自由曲面的公式推导与数值求解
3.1 自由曲面设计方法概述
3.2 偏微分方程的推导
3.3 偏微分方程的数值求解
3.4 本章小结
4 均匀照明系统设计与仿真
4.1 一种用于教室照明的均匀照明反光罩设计
4.1.1 设计背景
4.1.2 设计思路与方法
4.1.3 建模与仿真
4.2 一种用于植物组培的均匀照明透镜设计
4.2.1 设计背景
4.2.2 设计思路与方法
4.2.3 建模与仿真
4.3 本章小结
5 准直光学系统设计与仿真
5.1 设计背景
5.2 设计思路
5.3 透镜结构与设计过程
5.4 建模与仿真
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能且节俭——节能的下一代照明[J]. James Lee. 世界电子元器件. 2018(04)
[2]基于自由曲面设计的LED光源系统光束准直研究[J]. 刘国强,赵恒,华灯鑫,张佳. 西安理工大学学报. 2018(01)
[3]LED植物组培阵列的设计与均匀性研究[J]. 邓一凡,徐晓辉,苏彦莽,宋涛,王利伟,方正. 江苏农业科学. 2017(24)
[4]LED半导体照明的核心技术与发展趋势[J]. 刘志航. 科技资讯. 2017(32)
[5]未来五年LED照明行业将努力树立自主品牌[J]. 中国战略新兴产业. 2017(33)
[6]发光二极管行业MOCVD设备工程设计分析[J]. 罗桥. 建筑技术开发. 2017(15)
[7]LED光质对植物组培苗生长特性影响及在茶树组培上的应用展望[J]. 杨娟,袁林颖,邬秀宏. 南方农业. 2017(22)
[8]LED准直透镜设计[J]. 桑鹏鹏,李劲松. 激光杂志. 2017(06)
[9]基于非成像光学的高亮度光源设计[J]. 郝剑,孙强,王尧,荆雷,刘英. 光电子技术. 2016(01)
[10]基于自由曲面的LED准直透镜设计[J]. 张巧淞,徐春云,程灏波,TAMHon Yuen. 影像科学与光化学. 2016(01)
博士论文
[1]多投影光场显示系统显示原理与技术研究[D]. 钟擎.浙江大学 2016
[2]LED室内照明舒适性视觉评价方法及技术的研究[D]. 王庆.浙江大学 2015
[3]集成式LED多芯片封装的设计与制造[D]. 李宗涛.华南理工大学 2013
[4]大功率GaN基LED芯片设计与制造技术研究[D]. 周圣军.上海交通大学 2011
[5]自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用[D]. 丁毅.浙江大学 2009
硕士论文
[1]LED路灯配光及散热技术研究[D]. 张永平.大连工业大学 2015
[2]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
[3]植物组培的高效智能LED光照系统设计[D]. 岑益超.中国计量学院 2014
[4]LED室内照明灯具研究[D]. 陆海川.电子科技大学 2014
[5]基于LED光源的自由曲面照明透镜的设计研究[D]. 鲍志聪.清华大学 2013
[6]高光效GaN基LED芯片的设计与制备[D]. 叶菲菲.华南理工大学 2012
[7]大功率LED照明系统光学设计方法研究[D]. 张奇辉.华南理工大学 2010
[8]氮化镓基LED芯片的制备研究[D]. 姚雨.华东师范大学 2007
[9]高亮度LED芯片制造工艺知识挖掘技术的研究与应用[D]. 刘志勇.广东工业大学 2005
本文编号：3667871
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 LED照明的优势
1.1.2 LED的发展历程与应用
1.2 照明光学的发展现状
1.2.1 照明光学的发展
1.2.2 照明光学存在的问题
1.3 课题的研究内容与章节安排
2 高亮度LED基础知识与照明光学设计理论
2.1 高亮度LED基础知识
2.2 非成像光学理论介绍
2.2.1 光度学基础
2.2.2 光学扩展量
2.2.3 边缘光线原理
2.2.4 SNELL定律
2.3 本章小结
3 自由曲面的公式推导与数值求解
3.1 自由曲面设计方法概述
3.2 偏微分方程的推导
3.3 偏微分方程的数值求解
3.4 本章小结
4 均匀照明系统设计与仿真
4.1 一种用于教室照明的均匀照明反光罩设计
4.1.1 设计背景
4.1.2 设计思路与方法
4.1.3 建模与仿真
4.2 一种用于植物组培的均匀照明透镜设计
4.2.1 设计背景
4.2.2 设计思路与方法
4.2.3 建模与仿真
4.3 本章小结
5 准直光学系统设计与仿真
5.1 设计背景
5.2 设计思路
5.3 透镜结构与设计过程
5.4 建模与仿真
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能且节俭——节能的下一代照明[J]. James Lee. 世界电子元器件. 2018(04)
[2]基于自由曲面设计的LED光源系统光束准直研究[J]. 刘国强,赵恒,华灯鑫,张佳. 西安理工大学学报. 2018(01)
[3]LED植物组培阵列的设计与均匀性研究[J]. 邓一凡,徐晓辉,苏彦莽,宋涛,王利伟,方正. 江苏农业科学. 2017(24)
[4]LED半导体照明的核心技术与发展趋势[J]. 刘志航. 科技资讯. 2017(32)
[5]未来五年LED照明行业将努力树立自主品牌[J]. 中国战略新兴产业. 2017(33)
[6]发光二极管行业MOCVD设备工程设计分析[J]. 罗桥. 建筑技术开发. 2017(15)
[7]LED光质对植物组培苗生长特性影响及在茶树组培上的应用展望[J]. 杨娟,袁林颖,邬秀宏. 南方农业. 2017(22)
[8]LED准直透镜设计[J]. 桑鹏鹏,李劲松. 激光杂志. 2017(06)
[9]基于非成像光学的高亮度光源设计[J]. 郝剑,孙强,王尧,荆雷,刘英. 光电子技术. 2016(01)
[10]基于自由曲面的LED准直透镜设计[J]. 张巧淞,徐春云,程灏波,TAMHon Yuen. 影像科学与光化学. 2016(01)
博士论文
[1]多投影光场显示系统显示原理与技术研究[D]. 钟擎.浙江大学 2016
[2]LED室内照明舒适性视觉评价方法及技术的研究[D]. 王庆.浙江大学 2015
[3]集成式LED多芯片封装的设计与制造[D]. 李宗涛.华南理工大学 2013
[4]大功率GaN基LED芯片设计与制造技术研究[D]. 周圣军.上海交通大学 2011
[5]自由曲面光学器件的设计及其在照明系统中的应用[D]. 丁毅.浙江大学 2009
硕士论文
[1]LED路灯配光及散热技术研究[D]. 张永平.大连工业大学 2015
[2]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
[3]植物组培的高效智能LED光照系统设计[D]. 岑益超.中国计量学院 2014
[4]LED室内照明灯具研究[D]. 陆海川.电子科技大学 2014
[5]基于LED光源的自由曲面照明透镜的设计研究[D]. 鲍志聪.清华大学 2013
[6]高光效GaN基LED芯片的设计与制备[D]. 叶菲菲.华南理工大学 2012
[7]大功率LED照明系统光学设计方法研究[D]. 张奇辉.华南理工大学 2010
[8]氮化镓基LED芯片的制备研究[D]. 姚雨.华东师范大学 2007
[9]高亮度LED芯片制造工艺知识挖掘技术的研究与应用[D]. 刘志勇.广东工业大学 2005
本文编号：3667871
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3667871.html
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