高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散器件及应用

发布时间：2017-09-11 02:35

  本文关键词：高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散器件及应用

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【摘要】：光扩散器广泛应用于液晶显示、成像显示系统、LED照明等领域,它的主要功能是使入射光线散射,实现更均匀、更柔和的照明效果。透光率和雾度是光扩散器的两个主要性能参数,二者成反比关系。透光性好的扩散器能够有效利用光能量,但是较低的雾度会对出射光的均匀性和柔和度产生一定的影响。相反,雾度高的扩散器可有效抑制炫光,但是光源的利用率不高,将造成光能浪费,因此针对不同的应用领域,为达到各自的应用效果,光扩散器的选择不尽相同。本文研究的新型扩散器应用于LED照明领域,主要涉及到侧入式LED平板灯和双端投射式LED日光灯,这两种灯具突破市面上LED灯具的常规结构,结构新颖,产品质量轻,制作成本低。扩散器是此类灯具的重要结构,起到光的定向传输和雾化作用,且具有较高的透过率。根据Fresnel反射定律知,反射率和入射角度有很大的关系,通过研究两者的关系设计出的下表面截面为不等腰三角形微结构阵列的扩散器,用于侧入式LED平板灯和投射式LED日光灯,使灯具具有较高的光能量利用率。新型扩散器由PMMA、PC等单一材料制作,由于不存在掺杂粒子,因此光在扩散器中传输损耗小。柔光效果的设计参考掺杂型扩散板设计思想,在出射表面制成凹面微透镜结构。理论分析表明,下表面不等腰三角形微结构角度和入射光的掠射角度存在几何关系,通过几何光学和Fresnel反射定律可得出下表面不等腰三角形微结构的最佳角度,在最佳角度的情况下,入射光的利用率达到最大。使用Solidworks及Tracepro软件对扩散器进行建模及优化,优化后的扩散器能够达到90%以上的光传输效率且照度均匀度较高。将优化后的扩散器制作成实物模型,使用实验装置进行测量,得到与理论分析相符的实验结果。
【关键词】：扩散器 微结构 Fresnel公式 光传输效率 照度均匀度
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 研究现状及其发展前景9-13
• 1.3 研究内容及章节安排13-15
• 第2章 常用的光扩散器件15-21
• 2.1 掺杂粒子型扩散器15-18
• 2.2 表面微结构型扩散器18-19
• 2.3 本章小结19-21
• 第3章 高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散器件及应用21-46
• 3.1 无导光板型侧入式LED平板灯21-23
• 3.2 高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散板设计原理23-28
• 3.3 新型表面微结构扩散板仿真结果与分析28-31
• 3.3.1 仿真模型及基本参数设定28
• 3.3.2 结构参数对光传输效率的影响28-29
• 3.3.3 半凹球面微透镜直径对光传输效率的影响29-30
• 3.3.4 三棱柱微结构形状对光传输效率的影响30-31
• 3.4 新型表面微结构扩散板照度均匀度仿真结果31-32
• 3.5 双端投射式LED日光灯32-36
• 3.6 高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散管设计原理36-38
• 3.7 新型表面微结构扩散管仿真结果与分析38-42
• 3.7.1 仿真模型及基本参数设定38-39
• 3.7.2 微结构参数对透光率的影响39-41
• 3.7.3 凹面微透镜形状的影响41-42
• 3.7.4 改变1? 和2? 对透光率的影响42
• 3.8 新型表面微结构扩散管结构和参数优化42-44
• 3.9 本章小结44-46
• 第4章 高效抑制斜入射光线Fresnel反射的扩散板制作及实验验证46-57
• 4.1 表面微结构扩散板制作46-52
• 4.1.1 仪器及材料介绍46-49
• 4.1.2 制作方法49-52
• 4.2 新型微结构扩散板的性能测试52-55
• 4.3 本章小结55-57
• 第5章 总结及主要创新点57-61
• 5.1 研究总结57-59
• 5.2 论文主要创新点59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果及基金66-67

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