LED自由曲面设计与应用研究
发布时间：2020-12-16 16:56
随着LED芯片制作技术的升级与成本的下降,LED照明与应用的范围随之扩展。LED照明中,使用自由曲面透镜,对照明效果进行控制与优化,是一个热门研究方向。随着透镜设计理论的成熟,为了更高效准确地完成设计,本文结合人工智能算法针对透镜形态的优化,分别设计了适用于点光源与扩展光源的自由曲面透镜;针对LED透镜模组化中的照明均匀性问题,本文结合模拟退火算法,通过求解最佳模组参数,完成系统的优化设计。最后,通过结合光纤照明技术与LED透镜设计理论,设计了一款光纤照明灯的模型,并实验探究了安装误差对照明光参数的影响规律。本文具体内容如下:为了实现点光源系统的圆光斑照明并探究形态参数对照明效果的影响,推导了光源光通量的发射模型,根据snell定律,通过matlab编程计算得到子午平面内自由曲面透镜母线坐标点并建模,完成大孔径角自由曲面透镜的设计,仿真该款透镜的照度均匀度为91.53%,光传输效率为92.22%,并分析了该透镜的形态参数对照明效果的影响规律。针对扩展光源的照明均匀化问题,在适用于点光源的透镜基础上,应用基本粒子群优化算法,通过matlab与tracepro-scheme的I/O函数,分...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自由曲面透镜设计原理示意图
图2.2(a)是LED光源能量辐射模拟图。显然,该能量空间具有圆对称性,宏观上将该能量空间划分为N份光通量相等的单元Φ0,如图2.2(b)所示。LED光源的能量空间整体为Φ,由多个能量相等的单元Φ0组成,每个单元的体积是光源张角dγ、仰角dθ范围内的光能。Φ0的光通量?0等于：
则Et是目标面的理论平均照度值。建立共轭关系。如图2.3所示。光源与目标平面各有N个圆环状面积单元,设目标平面上每环的外半径为ri(i=0,1,...,N?1),故r0=0,r1代表圆形目标平面中心圆的半径,r2代表圆形目标平面第一个圆环的外半径,以此类推。每环面积为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED全反射透镜计算新方法[J]. 周士康,杜金,陈春根. 照明工程学报. 2020(01)
[2]基于扩展光源的曲面能量映射优化设计方法[J]. 黄丹,冯奇斌,唐天,王梓,彭友,吴疆,王科,吕国强. 光学学报. 2019(12)
[3]基于改进粒子群算法的LED室内照明光照均匀性研究[J]. 徐晓冰,徐治户,穆道明,王建平,李奇越. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(07)
[4]《LED照明产品光通量衰减加速试验方法》标准解读[J]. 董建勇,靳湘楠,郭春育,陆佳杰,李林先,冯伟平,徐红梅,蒋雪花,吴太权. 中国照明电器. 2018(07)
[5]CPC聚光光导照明系统的应用研究[J]. 陈海飞,金懿豪,郭晶晶,曹冰倩,陆莉鋆,王金良. 常州大学学报(自然科学版). 2018(03)
[6]独立自由曲面LED汽车前雾灯的光学设计[J]. 姚红兵,丁勇,辛忠华,刘敏. 应用光学. 2018(03)
[7]一种基于光纤阵列的激光照明方法[J]. 马亚运,韩绍坤,翟宇,黄富明. 光学技术. 2018(02)
[8]一种主次镜组合LED准直照明系统设计与分析[J]. 杨帆,何川,张旭升. 激光与光电子学进展. 2018(08)
[9]多表面LED二次光学透镜设计的偏折能力分配法[J]. 周士康,陈春根. 照明工程学报. 2018(01)
[10]基于自由曲面阵列的激光投影显示照明系统设计[J]. 赵伟,刘旭,李海峰. 光学学报. 2018(06)
博士论文
[1]大功率LED封装与应用的自由曲面光学研究[D]. 王恺.华中科技大学 2011
[2]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]几种面型LED照明自由曲面透镜自动优化设计研究[D]. 谭叶青.江南大学 2018
[2]双自由曲面LED汽车前照灯光学系统研究[D]. 罗蝶.华南理工大学 2017
[3]LED均匀矩形光斑透镜设计及其模压仿真[D]. 杨婷.湖南大学 2017
[4]LED照明系统二次配光设计方法研究[D]. 罗秉东.厦门大学 2014
[5]LED灯具眩光特性的研究与评价[D]. 孙礼腾.浙江大学 2012
[6]基于自由曲面的LED照明系统研究[D]. 郝翔.浙江大学 2008
本文编号：2920476
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自由曲面透镜设计原理示意图
图2.2(a)是LED光源能量辐射模拟图。显然,该能量空间具有圆对称性,宏观上将该能量空间划分为N份光通量相等的单元Φ0,如图2.2(b)所示。LED光源的能量空间整体为Φ,由多个能量相等的单元Φ0组成,每个单元的体积是光源张角dγ、仰角dθ范围内的光能。Φ0的光通量?0等于：
则Et是目标面的理论平均照度值。建立共轭关系。如图2.3所示。光源与目标平面各有N个圆环状面积单元,设目标平面上每环的外半径为ri(i=0,1,...,N?1),故r0=0,r1代表圆形目标平面中心圆的半径,r2代表圆形目标平面第一个圆环的外半径,以此类推。每环面积为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]LED全反射透镜计算新方法[J]. 周士康,杜金,陈春根. 照明工程学报. 2020(01)
[2]基于扩展光源的曲面能量映射优化设计方法[J]. 黄丹,冯奇斌,唐天,王梓,彭友,吴疆,王科,吕国强. 光学学报. 2019(12)
[3]基于改进粒子群算法的LED室内照明光照均匀性研究[J]. 徐晓冰,徐治户,穆道明,王建平,李奇越. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(07)
[4]《LED照明产品光通量衰减加速试验方法》标准解读[J]. 董建勇,靳湘楠,郭春育,陆佳杰,李林先,冯伟平,徐红梅,蒋雪花,吴太权. 中国照明电器. 2018(07)
[5]CPC聚光光导照明系统的应用研究[J]. 陈海飞,金懿豪,郭晶晶,曹冰倩,陆莉鋆,王金良. 常州大学学报(自然科学版). 2018(03)
[6]独立自由曲面LED汽车前雾灯的光学设计[J]. 姚红兵,丁勇,辛忠华,刘敏. 应用光学. 2018(03)
[7]一种基于光纤阵列的激光照明方法[J]. 马亚运,韩绍坤,翟宇,黄富明. 光学技术. 2018(02)
[8]一种主次镜组合LED准直照明系统设计与分析[J]. 杨帆,何川,张旭升. 激光与光电子学进展. 2018(08)
[9]多表面LED二次光学透镜设计的偏折能力分配法[J]. 周士康,陈春根. 照明工程学报. 2018(01)
[10]基于自由曲面阵列的激光投影显示照明系统设计[J]. 赵伟,刘旭,李海峰. 光学学报. 2018(06)
博士论文
[1]大功率LED封装与应用的自由曲面光学研究[D]. 王恺.华中科技大学 2011
[2]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]几种面型LED照明自由曲面透镜自动优化设计研究[D]. 谭叶青.江南大学 2018
[2]双自由曲面LED汽车前照灯光学系统研究[D]. 罗蝶.华南理工大学 2017
[3]LED均匀矩形光斑透镜设计及其模压仿真[D]. 杨婷.湖南大学 2017
[4]LED照明系统二次配光设计方法研究[D]. 罗秉东.厦门大学 2014
[5]LED灯具眩光特性的研究与评价[D]. 孙礼腾.浙江大学 2012
[6]基于自由曲面的LED照明系统研究[D]. 郝翔.浙江大学 2008
本文编号：2920476
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