本文關(guān)鍵詞：基于自由曲面的LED照明系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 使用固體照明光源特別是發(fā)光二極管(LED)作為光源進(jìn)行照明系統(tǒng)設(shè)計(jì),不僅可以節(jié)省能源、減少污染,而且可以減小體積、延長系統(tǒng)使用壽命。但是由于LED的外形和發(fā)光特性等和現(xiàn)有光源不同,使得現(xiàn)有的基于成像光學(xué)的照明系統(tǒng)無法直接應(yīng)用于LED。自由曲面靈活的空間布局和設(shè)計(jì)自由度,能夠簡化光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),提高像質(zhì)。尤其在照明光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中由于光學(xué)自由曲面可以在分配光強(qiáng)的同時(shí)控制散射角度,非常適用于基于LED的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì),故此展開研究既具有理論價(jià)值又含有實(shí)際的意義。 本課題對(duì)微分方程數(shù)值解構(gòu)造光學(xué)自由曲面來實(shí)現(xiàn)高能量利用率的均勻照明的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探索性研究�；谖⒎謳缀沃R(shí)和光學(xué)折反射定理構(gòu)建微分方程(組),并利用數(shù)值解法直接得到自由曲面的面型數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況提出了適用于自由曲面照明系統(tǒng)的光學(xué)模型,并通過將光源包埋入自由曲面的方法實(shí)現(xiàn)100%的理論能量利用率。本課題隨即對(duì)理論設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)踐探索,使用灌注法加工了自由曲面透鏡,并將其導(dǎo)入DLP投影系統(tǒng)中對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行了測(cè)試。 本文第一章介紹了現(xiàn)有照明產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、分類,分析比較了目前主要的幾種傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu);再介紹了發(fā)光二極管光源的發(fā)展現(xiàn)狀,最后詳細(xì)闡述了光學(xué)自由曲面的應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀。 第二章介紹了非成像光學(xué)的發(fā)展歷史和基本內(nèi)容,并且著重論述了微分方程構(gòu)造自由曲面的設(shè)計(jì)方法,給出了光學(xué)自由曲面的矢量方程組和數(shù)值解法;隨后給出了實(shí)現(xiàn)100%的理論能量利用率的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際表現(xiàn)進(jìn)行了仿真模擬;最后給出了幾種類軸對(duì)稱均勻照明的實(shí)現(xiàn)方法。 第三章給出了應(yīng)用第二章的方法實(shí)現(xiàn)自由曲面設(shè)計(jì)的具體過程。 第四章介紹了自由曲面的實(shí)際加工方法,并詳細(xì)介紹了使用灌注法加工自由曲面的流程和問題解決方法。 第五章介紹了在構(gòu)建基于LED的照明系統(tǒng)中電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械加工問題的解決方法,并對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了測(cè)試。 本文最后一章,對(duì)本課題的研究工作進(jìn)行總結(jié),指出了新的工作方向。
【關(guān)鍵詞】：自由曲面 照明 LED 光能利用率 微分方程
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TM923.3
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 緒論9-20
• §1.1 基于成像理論的傳統(tǒng)照明系統(tǒng)9-11
• §1.1.1 復(fù)眼(Fly-Eye)照明系統(tǒng)9-10
• §1.1.2 方棒(Light Pipe)照明系統(tǒng)10-11
• §1.2 基于非成像光學(xué)理論的新型照明系統(tǒng)11-14
• §1.2.1 CPC(Compound Parabolic Concentrator)照明系統(tǒng)12
• §1.2.2 自由曲面(Freeform Surface)照明系統(tǒng)12-13
• §1.2.3 蘑菇透鏡(Mushroom Lens)照明系統(tǒng)13-14
• §1.3 LED光源14-16
• §1.3.1 基于LED的照明系統(tǒng)15-16
• §1.3.2 LED陣列(LED Array)照明系統(tǒng)16
• §1.4 論文的研究內(nèi)容及意義16-18
• §1.4.1 研究內(nèi)容16-17
• §1.4.2 課題意義17-18
• 參考文獻(xiàn)18-20
• 第二章 自由曲面光學(xué)理論基礎(chǔ)20-31
• §2.1 非成像光學(xué)20-22
• §2.1.1 非成像光學(xué)發(fā)展歷史20-21
• §2.1.2 光學(xué)擴(kuò)展量21-22
• §2.2 自由曲面構(gòu)造22-30
• §2.2.1 概述22-24
• §2.2.2 微分方程的構(gòu)造與求解24-30
• 參考文獻(xiàn)30-31
• 第三章 應(yīng)用于LED照明的自由曲面元件設(shè)計(jì)31-44
• §3.1 小角度覆蓋照明的實(shí)現(xiàn)31-33
• §3.2 全角度覆蓋照明的實(shí)現(xiàn)33-41
• §3.2.1 基于單自由曲面的設(shè)計(jì)方法34-36
• §3.2.2 基于多自由曲面的設(shè)計(jì)方法36-39
• §3.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)冗余分析39-41
• §3.3 準(zhǔn)對(duì)稱照明的實(shí)現(xiàn)41-43
• §3.3.1 環(huán)形照明面的實(shí)現(xiàn)41-42
• §3.3.2 半圓(環(huán))照明面的實(shí)現(xiàn)42-43
• 參考文獻(xiàn)43-44
• 第四章 折射式自由曲面光學(xué)元件的制備技術(shù)44-51
• §4.1 加工方法概述44-46
• §4.1.1 注射成型法44-45
• §4.1.2 精細(xì)加工法45-46
• §4.2 注塑成型法自由曲面透鏡加工46-50
• 參考文獻(xiàn)50-51
• 第五章 基于LED的照明系統(tǒng)構(gòu)建51-69
• §5.1 LED的電學(xué)設(shè)計(jì)51-60
• §5.1.1 LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)51-58
• §5.1.2 LED控制設(shè)計(jì)58-60
• §5.2 LED的熱學(xué)設(shè)計(jì)60-61
• §5.3 LED的系統(tǒng)集成61-62
• §5.4 LED照明系統(tǒng)性能測(cè)試62-67
• §5.4.1 面型誤差分析62-63
• §5.4.2 系統(tǒng)能量利用率與光線收集角度分析63-65
• §5.4.3 出射光線色度分析65-66
• §5.4.4 照明面照度均勻性分析66-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 碩士期間完成的論文71-72
• 致謝72-73
• 附錄1:MATLAB數(shù)值計(jì)算源代碼73-83
• 附錄2:ASAP光線追跡源代碼83-86
• 附錄3:自由曲面灌注腔加工設(shè)計(jì)圖紙86-87

【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于自由曲面的LED照明系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：263704