白光无线通信复合光源研究与设计

发布时间：2017-08-14 08:18

  本文关键词：白光无线通信复合光源研究与设计

  更多相关文章： 白光无线通信 显色指数 色质指数 色度均匀 照度均匀

【摘要】：近年来,由于白光无线通信(Visible Light Communication,VLC)具有发射功率高、无电磁辐射、保密性好、不易受到干扰、节约能源等优势引发了国内外学者的广泛关注与研究。白光无线通信技术是利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)响应时间短、调制速率高的特点,发出人眼无法察觉的高速闪烁信号来实现信息的传输。目前,国内外学者对于白光无线通信技术的研究大多集中于电学处理方面,针对信号光源的研究与设计相对较少,其发展水平与白光无线通信技术的进步程度不相协调。白光无线通信中的信号光源承担着照明与通信的双重任务,因此在设计过程中既要满足照明光源对显色性、光视效能以及色度、照度均匀性等方面的要求,又要满足通信光源对高速率通信的要求,以实现高质量的照明与通信。为了进一步提高白光无线通信系统的性能,本文对白光无线通信光源进行了研究与设计。首先,本文通过对国内外白光无线通信系统研究现状的调研与分析,找出了现阶段白光无线通信光源调制带宽窄、能量利用率低等弊端,结合波分复用技术,提出利用多基色LED合成白光无线通信光源的方案。为获得高显色性、高光效且色温可调的信号光源,采用遗传算法对三基色和四基色LED的峰值波长进行了优化,得到了显色性和光视效能最优化的光谱组合。建立了LED光源组块光谱辐射模型,分析了色度差与LED距照明面垂直距离、光束角以及LED的排列间距之间的关系,针对三基色和四基色LED组块,提出了色度均匀性最佳的排列方案。最后,在前述研究的基础上,建立了LED圆形排布结构和矩形排布结构的光照度辐射模型,通过调整LED中心光束和系统光轴之间的夹角α,实现了照明区域照度的均匀分布。为方便设计使用,本文还给出了照明高度和夹角α以及均匀照明区域面积之间的关系曲线。论文的研究工作可为今后白光无线通信系统光源的设计提供参考依据。
【关键词】：白光无线通信 显色指数 色质指数 色度均匀 照度均匀
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 白光无线通信技术10-14
• 1.1.1 白光无线通信技术概述10-13
• 1.1.2 白光无线通信技术的发展和研究现状13-14
• 1.2 LED发光原理及发展历程14-16
• 1.2.1 LED发光原理14-15
• 1.2.2 LED的发展历程15-16
• 1.3 单芯片和多芯片白光LED比较16-17
• 1.4 本文的主要研究内容和章节安排17-19
• 第2章 色度参数和混光计算方法19-35
• 2.1 颜色匹配实验19
• 2.2 LED光谱模型19-21
• 2.3 色度参数21-31
• 2.3.1 色品坐标21-22
• 2.3.2 色温22-23
• 2.3.3 显色指数23-27
• 2.3.4 色质指数27-30
• 2.3.5 LES和LER30-31
• 2.4 混光计算方法31-34
• 2.4.1 二色混光计算32
• 2.4.2 三色混光计算32-33
• 2.4.3 四色混光计算33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 多基色LED光谱寻优仿真35-47
• 3.1 寻优算法35-39
• 3.1.1 遗传算法35-37
• 3.1.2 优化方案37-39
• 3.2 三基色寻优39-42
• 3.2.1 显色性最佳光谱组合39-41
• 3.2.2 光视效能最佳光谱组合41-42
• 3.3 四基色寻优42-45
• 3.3.1 显色性最佳光谱组合42-44
• 3.3.2 光视效能最佳光谱组合44-45
• 3.4 结果分析45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 均匀照明47-63
• 4.1 朗伯辐射模型48
• 4.2 LED的选择48-49
• 4.3 色度均匀性49-54
• 4.4 照度均匀性54-62
• 4.4.1 照度均匀性的实现方法54-56
• 4.4.2 圆环形排布方式56-59
• 4.4.3 矩形排布方式59-62
• 4.5 本章小结62-63
• 总结63-65
• 工作总结63-64
• 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单69-70
• 致谢70

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本文编号：671658