本文關(guān)鍵詞：光學(xué)自由曲面在LED道路照明領(lǐng)域的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著大功率LED封裝模塊流明效率的不斷提高、成本的不斷下降,LED在通用照明領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用,在這個大背景之下,以LED為光源的道路照明成為這種新型光源進(jìn)軍普通照明領(lǐng)域的切入點(diǎn)。然而現(xiàn)階段,我國LED路燈行業(yè)在光學(xué)設(shè)計、驅(qū)動設(shè)計、熱管理、結(jié)構(gòu)設(shè)計、系統(tǒng)集成等方面均存在較大的發(fā)展空間。本課題應(yīng)用非成像光學(xué)原理,以自由曲面照明設(shè)計方法為基礎(chǔ),圍繞LED路燈的光學(xué)設(shè)計問題展開研究。光學(xué)自由曲面具有許多無可比擬的優(yōu)點(diǎn),采用自由曲面不僅可極大簡化照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),還可以有效控制光束分布,輕松實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的照明。本文首先介紹了基于能量映射和切面迭代的自由曲面設(shè)計方法以及反饋優(yōu)化算法,并提出了改進(jìn)的切面迭代法來改善設(shè)計結(jié)果,通過合理選擇的內(nèi)表面,可以在3輪反饋優(yōu)化后得到均勻照明的矩形光斑區(qū)域。在另一個設(shè)計實(shí)例中,僅需一輪優(yōu)化即可實(shí)現(xiàn)指定的IES光強(qiáng)分布,有效地簡化了設(shè)計流程,實(shí)現(xiàn)了“一鍵式”設(shè)計。在機(jī)動車道路照明領(lǐng)域,亮度均勻度已經(jīng)日益受到重視,然而在我國的LED路燈行業(yè)內(nèi),由于亮度計算或檢測都比照度要復(fù)雜得多,在路燈研發(fā)過程中,往往直接以照度均勻度作為設(shè)計、驗(yàn)收指標(biāo),這是不符合國家城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)CJJ 45-2006中有關(guān)規(guī)定的。在本文第3章中,對道路的亮度與照度關(guān)系進(jìn)行了分析,并以亮度均勻性作為首要標(biāo)準(zhǔn),同時兼顧其他指標(biāo),提出了一種新的求解LED路燈配光模式的方法。第4章中,針對該路燈的配光模式,設(shè)計了非對稱的自由曲面路燈透鏡并進(jìn)行了光學(xué)仿真。仿真結(jié)果表明,該透鏡在3個機(jī)動車道上的縱向亮度均勻度達(dá)到了0.86以上,完全符合國家標(biāo)準(zhǔn)中大于0.7的要求,同時照度均勻度、眩光限制閾值、環(huán)境比等指標(biāo)也完全達(dá)標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU113.666;TM923.34

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本文編號：1172250