基于均分配焦流線法的LED配光設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來,全球變暖、能源緊張的現(xiàn)狀促使全世界掀起了節(jié)能減排的行動(dòng),普通照明用電占全球用電的15％～20%,如果全部都采用高光效白光LED(Light Emitting Diodes),全社會(huì)的照明用電將節(jié)約50%左右。與傳統(tǒng)的光源相比,LED的優(yōu)點(diǎn)之一是體積小,但正是其小體積和光分布不同于傳統(tǒng)光源,使得LED光源的優(yōu)勢(shì)在使用傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的情況下不能得到充分得發(fā)揮,造成嚴(yán)重的光浪費(fèi)和光污染,因此這對(duì)LED光源的配光設(shè)計(jì)就顯得尤為重要,與此

2、同時(shí),綠色照明系統(tǒng)往往能在保證能量利用率的前提下實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的小型化,降低了光學(xué)系統(tǒng)的成本。
　　 本課題在總結(jié)前人對(duì)LED二次光學(xué)設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上,以非成像光學(xué)設(shè)計(jì)中的邊光原理、光學(xué)擴(kuò)展量守恒定律和流線理論為基礎(chǔ),提出了均分配焦流線法,所謂均分即為在目標(biāo)面上得到均勻分配的光學(xué)擴(kuò)展量,配焦是以橢圓為模型,將目標(biāo)面上選定的N個(gè)焦點(diǎn)與定焦點(diǎn)(光源位置)進(jìn)行匹配。并且采用此方法開發(fā)出一套完整的LED勻光管的設(shè)計(jì)方案,通過對(duì)兩款LED勻

3、光管的設(shè)計(jì)、仿真與分析,充分證明了該方案的可行性。最后通過MATLAB的GUI設(shè)計(jì),將勻光管的優(yōu)化過程界面化,使勻光管的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)直觀化、簡易化。本文具有創(chuàng)新性意義的工作和成果主要集中在以下方面:
　　 1.針對(duì)LED光源體積小、亮度大、發(fā)光角度為2π等特點(diǎn),本文創(chuàng)新性提出均分配焦流線法,應(yīng)用該方法設(shè)計(jì)出的照明系統(tǒng)不僅保證了較高的均勻度、出光效率,而且還實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的小型化,降低了照明系統(tǒng)中光學(xué)配件的成本。
　　 2.采

4、用均分配焦流線法開發(fā)出一套完整的LED勻光管的設(shè)計(jì)方案。均分配焦流線法可以運(yùn)用于射燈、條形燈、路燈等照明燈具的設(shè)計(jì),本論文系統(tǒng)性的提出一套完整的條形燈的設(shè)計(jì)方案,該方案可以用于不同尺寸的LED條形燈,與此同時(shí),還根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)所,設(shè)計(jì)出單側(cè)發(fā)光和雙側(cè)發(fā)光條形燈。
　　 3.通過分別采用均分配焦橢流線法及互補(bǔ)配焦流線法設(shè)計(jì)出的LED勻光管的比較,從不同角度驗(yàn)證了均分配焦流線法開發(fā)LED勻光管的科學(xué)性。
　　 4.將勻光管