在超遠距離準直照明等特種照明領域中,大功率白光發(fā)光二極管（Light Emitting Diode,LED）光源有著極高的使用價值。但是由于該光源的發(fā)光面尺寸不可忽略,屬于擴展光源,因此在使用時勢必會造成準直照明系統(tǒng)出射光束的發(fā)散,該發(fā)散特性將會影響其照明距離與照明效果。針對上述問題,本文從理論推導、軟件仿真與實驗測試三個方面對以下內容進行了研究。（1）本文首先基于費馬原理,推算出了準直平凸透鏡的解析表達式,并設計出了一套以自由曲面構建技術為基礎的平凸準直透鏡的面型設計算法。（2）以成像光學相關理論為基礎,推導出了在擴展光源準直照明系統(tǒng)中,出射光束發(fā)散角的計算公式,研究了擴展光源準直照明系統(tǒng)的結構參數(shù)對出射光束發(fā)散特性的影響。以出射光束發(fā)散特性理論為基礎繼續(xù)對準直照明系統(tǒng)進行深入研究,推導出了擴展光源準直照明系統(tǒng)的極限照明距離和可照明半徑的表達式。并分別分析了光學系統(tǒng)的橫向尺寸和縱向尺寸對極限照明距離和可照明半徑的影響。（3）在光學軟件中對上述理論進行了仿真模擬,仿真結果與理論預期相符。在此基礎上,將所設計具有最優(yōu)結構參數(shù)的透鏡進行實體加工,與CREE公司生產的大功率LED光源共同封裝... 

【文章來源】：北方民族大學寧夏回族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大功率LED光源[12]

背光照明主要采用的是冷陰極熒光燈（CCFL），隨著產品色彩和外觀的不斷改變，為了符合人們當下的照明需求，LED 以其獨特的優(yōu)勢取代 CCFL 成為了新一代的背光光源。發(fā)照至今，LED 幾乎全面覆蓋如今現(xiàn)有的背光領域。3、普通照明。在室外，主要應用有大型的高桿燈，投光燈，標志燈等等；由于 LED 照明光源的顏色可以任意調節(jié)，以便于滿足室內各種場合人們各種不同的照明需求。4、特種照明。LED 憑借諸多的優(yōu)勢可用來實現(xiàn)各種特種照明功能。特殊環(huán)境照明行業(yè)一般為船舶、港口、油田、消防等各個重要的基礎行業(yè)。即在特殊場合需要的特定照明效果，例如高亮度液晶背光、舞臺聚光燈、高桿燈、探照燈等等。根據(jù)特殊環(huán)境照明市場分析，我國的特殊環(huán)境照明設備逐漸普及，其市場規(guī)模復合年增長率在在近幾年不斷增高。除此之外，LED 光源還應用于醫(yī)療、軍用、交通、農業(yè)、航空等各個領域。如今，LED 照明已是人們生活的一部分，LED 產業(yè)在全世界的發(fā)展也在不斷地更新。在不久的將來必定會在更多的應用領域得到應用。如圖 1-2 所示

士學位論文 計D 光源自身的發(fā)光光強的分布形狀都近似為中間高兩邊低出的光線的光強分布情況與余弦函數(shù)的走勢相似，其配光0cosmI I 射出光線的孔徑角范圍，m 由 LED 本身性質決定。一般情合照明需求，在目標面上會出現(xiàn)中間照度非常亮，到兩邊逐對照明來說是十分不利的。我們?yōu)榱藢?LED 合理的應用于線進行配光來滿足我們所需的照明要求[21-26]。圖 1-3 為朗

【參考文獻】：
期刊論文
[1]汽車LED燈具發(fā)展及關鍵技術分析[J]. 楊培善,白銀,周方成.  汽車電器. 2019(05)
[2]照明光源的發(fā)展歷程及未來展望[J]. 陳大華.  照明工程學報. 2019(01)
[3]LED在汽車照明系統(tǒng)中的應用分析[J]. 林金填,曹小兵.  照明工程學報. 2018(05)
[4]基于新型LED準直系統(tǒng)的自由曲面均勻照明設計[J]. 朱民,樓俊,潘玉玨,謝成寶.  光學學報. 2018(04)
[5]“2017中國LED照明論壇”在上海隆重召開[J].   中國照明電器. 2017(07)
[6]用于頭顯液晶像源LED背光的雙自由曲面透鏡陣列設計[J]. 馮奇斌,李亞妮,李其功,呂國強.  光學學報. 2015(11)
[7]自由曲面勻光透鏡的建模誤差分析及補償設計[J]. 桂立,孫秀輝,尹韶云,杜春雷,向陽.  光學學報. 2015(10)
[8]一種LED照明光源均勻度設計[J]. 肖韶榮,李曼.  應用光學. 2015(04)
[9]LED近場光學模型與直下式背光源透鏡的設計優(yōu)化[J]. 錢可元.  光學學報. 2015(05)
[10]與LED發(fā)光面平行平面上多向準直光束的研究[J]. 程治明,曾平,張志海,胡燕.  光學學報. 2014(10)

博士論文
[1]AlInGaN多量子阱發(fā)光材料的制備與光電性能研究[D]. 劉通.哈爾濱工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]非成像光學中若干自由曲面設計及優(yōu)化[D]. 梁文躍.五邑大學 2018
[2]基于自由曲面的LED光源二次光學設計研究[D]. 劉國強.西安理工大學 2017
[3]基于LED陣列間距優(yōu)化與漫反射自由曲面的間接照明方法研究[D]. 羅慧.華東交通大學 2017
[4]LED直下式背光透鏡的研究與設計[D]. 康廉潔.江蘇大學 2017
[5]LED二次配光透鏡設計[D]. 董文娟.江蘇大學 2017
[6]大尺寸LED光源準直透鏡的設計與應用[D]. 韓敏.江蘇大學 2016
[7]基于LED擴展光源的自由曲面透鏡設計研究[D]. 李敏.中國計量學院 2015
[8]基于均勻照明的LED光學系統(tǒng)設計[D]. 許耀云.燕山大學 2012
[9]LED照明系統(tǒng)的優(yōu)化設計[D]. 羅曉霞.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2011
[10]基于透射型自由曲面理論的均勻照明設計方法研究[D]. 汪巍.浙江大學 2006



本文編號：3434742