本文關鍵詞：基于自由曲面的LED道路照明光系統(tǒng)設計與研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在全球經濟的迅猛發(fā)展背景下,全球能源緊張日益加劇。面對如此緊迫的危機,我國政府全力倡導走可持續(xù)發(fā)展道路,在開辟新能源與再生能源的同時,也在全力倡導低碳的生活方式。據國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數據顯示,2013年我國發(fā)電總量為53975.5億千瓦時,其中被用于照明的電量約占總量的13%,將近是9個三峽大壩的年發(fā)電量。因此照明節(jié)能成為國家節(jié)能減排的有效措施之一。在各種新能源中,最有前途的就是半導體發(fā)光二極管,簡稱LED。隨著LED技術的日益發(fā)展,較傳統(tǒng)光源,擁有節(jié)能環(huán)保、壽命長、響應快等優(yōu)點,應用領域越來越廣,諸如景觀照明、交通燈、汽車燈、特種照明、普通照明等領域,被列為新世紀最有價值的照明光源。上述特定照明領域的應用前提是需對LED發(fā)出的光重新分配,即,對LED光源進行二次光學設計。本文從道路照明領域這一研究背景出發(fā),重點對道路照明設計中的光學部分展開研究工作。首先,通過對LED的基本理論及道路照明的相關發(fā)展現狀做簡要介紹,從而引出自由曲面的光學設計。其次,根據配光理論及微分幾何原理,對道路分別設計了燈具投影在道路中央透鏡配光方案和燈具投影在道路內側透鏡配光方案；并對環(huán)形島處也設計了相應的配光方案。在整個設計過程中,先對各透鏡面型進行數學建模,并用Matlab軟件編程求自由曲面面型的程序,再用SolidWorks軟件建立相應透鏡實體,進而,通過光線追跡軟件Tracepro進行光學仿真,并根據仿真結果在DIALux中模擬分析路面的照明情形。結果證實：均勻度、眩光、周邊照度系數等參數都滿足《CJJ45-2006城市道路照明設計標準》,驗證了方案之可行性。最后,根據本文研究內容進行總結,并在本文的研究基礎上對整個照明設計進行展望,以便以后更好地引導工作方向。
【關鍵詞】：LED 道路照明 二次光學設計 均勻度 自由曲面
【學位授予單位】：中國計量學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU113.666;TM923.34
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• abstract7-12
• 1 緒論12-17
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 LED照明發(fā)展現狀及趨勢13-15
• 1.2.1 LED照明發(fā)展現狀13-15
• 1.2.2 LED光學設計趨勢15
• 1.3 論文結構安排及研究內容15-17
• 2 LED道路照明理論及其光學設計簡介17-28
• 2.1 LED知識介紹17-23
• 2.1.1 LED發(fā)光原理簡介17-18
• 2.1.2 LED的光效18
• 2.1.3 LED分類18-19
• 2.1.4 LED器件的主要性能19-23
• 2.1.4.1 光參數19-21
• 2.1.4.2 電參數21-22
• 2.1.4.3 熱參數22-23
• 2.2 LED用于道路照明的優(yōu)勢及存在的問題23-25
• 2.2.1 LED用于道路照明的優(yōu)勢23-24
• 2.2.2 LED用于道路照明存在的問題24-25
• 2.3 道路照明相關參數25-26
• 2.4 LED照明光學設計簡介26-27
• 2.4.1 光學設計概念26
• 2.4.2 用于照明的自由曲面二次光學設計方法26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 3 基于道路均勻照明LED燈具光學設計28-45
• 3.1 燈具投影在道路中央均勻照明路燈透鏡設計28-36
• 3.1.1 自由曲面的構建原理與求解28-31
• 3.1.1.1 光線與自由曲面的偏微分方程推導28-30
• 3.1.1.2 能量映射關系的推導30-31
• 3.1.2 結果仿真與分析31-34
• 3.1.2.1 結果仿真31-33
• 3.1.2.2 適用性分析33-34
• 3.1.3 照明方案實例34-36
• 3.2 燈具投影在道路內側均勻照明路燈透鏡設計36-43
• 3.2.1 設計原理36-40
• 3.2.1.1 理論分析36-38
• 3.2.1.2 計算推導38-40
• 3.2.2 模擬仿真40-42
• 3.2.3 照明方案實例42-43
• 3.3 本章小結43-45
• 4 基于環(huán)形島道路均勻照明LED燈具光學設計45-53
• 4.1 自由曲面構建原理與求解45-47
• 4.1.1 設計原理46-47
• 4.2 光學仿真與分析47-50
• 4.2.1 光學仿真47-49
• 4.2.2 光源尺寸對照明效果的影響分析49-50
• 4.3 照明方案實例50-51
• 4.4 本章小結51-53
• 5 總結與展望53-55
• 5.1 總結53-54
• 5.2 創(chuàng)新點54
• 5.3 展望54-55
• 參考文獻55-57
• 作者簡歷57

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 沈來;道路照明[J];化工礦山技術;1982年01期

2 顏博;張奇;;道路照明節(jié)電措施[J];山東冶金;2008年S1期

3 李淑娟;;基于駕駛者主觀感受的道路照明調查分析方法[J];燈與照明;2009年03期

4 張云珍,南國峰;節(jié)能型光控系統(tǒng)在道路照明中的應用[J];有色冶金節(jié)能;2004年04期

5 劉景華;孫付杰;戰(zhàn)海波;;道路照明的布燈方案設計[J];價值工程;2010年02期

6 崔元日;束惠;;道路照明標準與道路照明節(jié)能[J];光源與照明;2009年03期

7 王巍;惠昭;殷駿;王寧;;基于改進型四點法的LED路燈道路照明測試[J];天津工業(yè)大學學報;2012年04期

8 尹少華;珠海市道路照明燈具設計[J];燈與照明;2001年04期

9 張少華;李云飛;;基于無線傳感網絡的道路照明系統(tǒng)[J];蘇州大學學報(工科版);2010年03期

10 ;863計劃“LED道路照明關鍵技術及產業(yè)化研究”課題取得重要進展[J];稀土;2011年03期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 劉波;翁季;陳仲林;李毅;郭平;張晟鵬;;主城區(qū)道路照明數字化探討[A];綠色建筑與建筑物理——第九屆全國建筑物理學術會議論文集（一）[C];2004年

2 孫耀杰;劉木清;周小麗;韓磊;;基于網絡的數字化道路照明控制技術[A];中國長三角照明科技論壇論文集[C];2006年

3 李鐵楠;;科學規(guī)范地進行道路照明設計和建設[A];中國照明工程二十年�？痆C];2012年

4 吳傳炎;王利利;張文韜;;大同市御東新區(qū)道路照明案例[A];中國照明論壇——城市照明節(jié)能規(guī)劃、設計與和諧發(fā)展科技研討會專題報告文集[C];2009年

5 崔國軍;齊長市;劉忠剛;;濮陽市道路照明的節(jié)能設計[A];土木建筑學術文庫(第12卷)[C];2009年

6 肖軍;錢益;吳慶亞;馬加俊;秦大為;;道路照明的亮度測量方法[A];海峽兩岸第十八屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2011年

7 安遠;;道路照明設計的一點見解[A];中國土木工程學會市政工程分會2000年學術年會論文集[C];2000年

8 李鐵楠;;道路照明的節(jié)能[A];海峽兩岸第十四屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2007年

9 王建寧;;太陽能在道路照明技術中的應用[A];中國照明論壇——綠色照明與照明節(jié)能科技研討會專題報告文集[C];2008年

10 蕭弘清;劉元斌;張智鴻;劉冠顯;陳圣文;;節(jié)能導向之道路照明設計與經濟效益評估研究[A];海峽兩岸第十五屆照明科技與營銷研討會專題報告暨論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 記者 任歡歡;2009中國道路照明論壇將舉辦[N];中國建設報;2009年

2 本報記者 楊蕾;加強對花園開發(fā)區(qū)道路照明管理[N];潮州日報;2009年

3 本報記者 林妍;尋找綠色道路照明之策[N];中國經濟導報;2011年

4 本報記者 任歡歡;探尋城市“光”的尺度[N];中國建設報;2011年

5 中國建筑科學研究院教授 李鐵楠;科學規(guī)范進行道路照明設計和建設(之一)[N];消費日報;2012年

6 記者 邱登科;道路照明步入新能源時代[N];民營經濟報;2014年

7 記者鄭曉春;英開發(fā)出道路照明檢測系統(tǒng)[N];科技日報;2002年

8 河北省廊坊市路燈管理所所長 劉國輝;城鎮(zhèn)道路照明在市場中亮起來[N];中國建設報;2001年

9 小佟;飛利浦照明為城市新裝喝彩[N];中國高新技術產業(yè)導報;2007年

10 文青;飛利浦照明:關注城市建設提升城市形象[N];工人日報;2007年

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 翁季;機動車交通道路照明設計標準研究[D];重慶大學;2006年

2 李毅;基于光生物效應的道路照明安全研究[D];重慶大學;2009年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 董孟迪;基于中間視覺的行人區(qū)域道路照明評價方法[D];復旦大學;2014年

2 李敏;LED與HID路燈的比較研究[D];復旦大學;2014年

3 邵茂豐;道路照明隨霧霾變化的光度學特性及評價研究[D];中國計量學院;2015年

4 賀志華;基于自由曲面的LED道路照明光系統(tǒng)設計與研究[D];中國計量學院;2015年

5 王林莉;“道路照明”科技文本翻譯實踐報告[D];西南科技大學;2015年

6 李子劍;道路照明計算軟件的創(chuàng)建、分析與應用[D];清華大學;2004年

7 黃珂;道路照明測量方法研究[D];重慶大學;2006年

8 樊祥春;立體光源對道路多層空間的照明研究[D];重慶大學;2010年

9 雷源;基于主輔路并行的城市立體交通道路照明設計方法研究[D];天津大學;2012年

10 王寶;天津地區(qū)的道路照明燈具設計研究[D];天津科技大學;2011年

  本文關鍵詞：基于自由曲面的LED道路照明光系統(tǒng)設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：325180