平板式LED集鱼灯光学性能及安装角度研究

发布时间：2020-06-22 11:52

【摘要】：远洋鱿钓是我国远洋渔业重要的支柱产业之一,现今拥有远洋鱿钓渔船近600多艘。集鱼灯是鱿钓渔业中重要的生产辅助设备,我国鱿钓行业中集鱼灯的使用仍以金属卤化物集鱼灯为主,其中1 kW型、2 kW型金卤灯占了很大比例。现今我国鱿钓面临行业竞争加剧、能源消耗比重过大等问题,而新型节能型的LED灯普及并不广,对LED灯的使用缺乏科学认知。为此,本文选择了平板式300 W型白光LED灯与现在使用较广的1 kW型、2 kW型金卤灯进行比较,对光学特性进行综合性比较。主要通过分析比较各种灯在水中的照度分布来探讨LED灯的适渔性,同时通过实验数据的理论计算获得LED灯的适宜安装角度。期望通过全面的分析比较,让人们能够了解两类集鱼灯的差异与优劣,并通过选择合适的安装角度提高灯光的利用率,以期促进LED灯在我国鱿钓行业的普及应用,为今后更为深入的研究提供参考。主要研究结果如下:(1)集鱼灯光学性能研究。300 W型LED灯灯光具有高度的指向性,灯光空间照度呈辐射性衰减,在灯周围1 m处光强为1000 lx,在1~3 m范围内变化率较大,从1150 lx降低到350 lx,3 m之后趋于稳定,平均光照数值650 lx,在灯具四周能够形成较强的照度分布,且光照均匀,在LED灯正法线方向具有最强的光照,光照强度随着距离增加体现为对距离指数衰减的现象,其光线在空气中具有较强的穿透性。LED灯的光谱分布相对比较集中,主要集中在450 nm、570 nm两个波段,处于蓝绿光波段范围内且不含红外线与紫外线。LED灯相对于金卤灯,灯光利用率更高,灯光实用率更高,更加绿色环保,适合应用于鱿钓作业。(2)集鱼灯适渔性分析。本文对两类集鱼灯在水中的照度进行测量,绘制了灯光在水中的衰减趋势图,通过衰减趋势,模拟获得集鱼灯在水中的等照度分布曲线图,分析其适渔性。通过研究发现,LED灯灯光在水中呈指数型衰减,衰减速度小于金卤灯,在水中具有更强的穿透性。LED灯在水中的照度峰值出现在0~5 m适钓范围内,达741 lx,其值大于1 kW型金卤灯但小于2 kW型金卤灯,这与LED灯本身功率限制有关。根据水中等照度分布图,其在水平距离1~10 m范围衰减迅速,水平距离10 m处水面下的光照强度约为100 lx,25 m处约为10 lx,30 m处约为6 lx,0.1 lx有效照度值水平距离最远可达53.5 m,最深可至44.1 m。LED灯相对于金卤灯,在水中穿透性更强,发光效率更高,在适钓范围内能产生较强的照度分布,有效照度能达到较远距离与较深水深,具有出色的适渔性,适用于鱿钓作业。(3)LED灯安装角度研究。根据LED灯的发光特性,在C=0切面具有最强照度分布,拟合得出该切面分布公式为Y=5301sin(0.01939x+1.582);通过建立C-γ坐标系,根据拟合公式计算获得(C,γ)处光强值I(C,γ),根据实际作业中灯光作用范围,利用叠加法计算获得各个距离的照度值,通过离散度公式计算获得LED单灯离散度随安装角度的增加而增加,同时考虑到LED灯灯源平均光束角以及离散度和灯光照度等参数,及实际作业过程中船舷挡角以及风浪等的影响,当安装角度为110°时,照度的离散度最小,具有最强照度值。LED灯的安装角度可取130~150°之间。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S972
【图文】：

曲线,集鱼灯,白光LED

法对象为 300 W 型平板式白光 LED 集鱼灯，型号为上海海洋大学鱿钓技术组与上海嘉宝协力电子有限鱿钓船中集鱼灯应用现状，选取由上海嘉宝协力电型、2 kW 型金属卤化物集鱼灯作为对比研究对 DC-2000BT（见图 2-2）。两类集鱼灯的参数见表 2方 GO-2000 分布光度计进行测量（如图 2-3），对行测量。该设备的工作原理是将灯具置于固定轴处两轴可以实现集鱼灯的两维转动。该设备可以同时量方案，测量集鱼灯的空间发光特性，又称配光曲，可获得集鱼灯灯的总光通量、灯具效率、光效、布、等照度图、等光强图、有效平均照度曲线等。

配光曲线,集鱼灯,卤化物,分布光度计

图 2-2 1kW、2kW 型金属卤化物集鱼灯Fig.2-2 1kW、2kW metal halide fish lamp方 GO-2000 分布光度计配光曲线性能测试与-3 The instrument to analysis light distribution

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