论文部分内容阅读
LED被称为第四代光源，具有电光转化效率高、绿色环保、体积小、亮度高、易于调光、色彩多样、易于集成等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、家用照明、汽车车灯、舞台照明及一些特殊照明等领域。但由于LED光源属于朗伯发射体，发散角较大，使得光能很难照射到较远的被照面上，造成大量光能的浪费，同时单颗LED的亮度通常难以满足照明的要求。在LED应用时需要对其的发散角进行控制，即进行二次光学设计。此外在多颗LED组合应用时，排列方式和排列参数直接影响到被照面的照度和均匀度。基于上述原因，本文在介绍LED二次光学设计基础知识的基础上，首先研究单颗LED模组的照度均匀性和光能利用率，进而探讨多颗LED模组的排列方式和排列参数对光照度均匀性和光能利用率的影响以及抛物线型反射器特征参数对被照面照度的影响，最后设计完成台灯照度的测试平台并对常用的台灯进行测试。论文主要包括以下几方面: 1 LED二次光学设计的基础知识。主要介绍与二次光学设计相关的辐射度学和光度学光学量，配光曲线和光学扩展量。 2多颗LED模组系统的排列方式及参数对光照均匀性的影响。基于snells定理和能量守恒定律，通过数值分析得到自由曲面模型。在利用自由曲面模型模拟分析单颗LED模组照度均匀性和光能利用率基础上，重点探讨多颗LED模组的排列方式和排列参数对光照度均匀性和光能利用率的影响。从模拟结果可以看出:排列方式对照度均匀性和光能利用率的影响较小，但LED间的距离对两者的影响较大。 3 LED光源反射器特征参数对被照面照度的影响。以9颗LED光源为例，探讨抛物线型反射器特征参数对被照面照度的影响。模拟结果表明:反射器长度不变，焦距越小，光能聚集效果越好;反射器口径不变，随着焦距的增大，被照面照度分布由光斑逐渐变为光环，中心照度逐渐降低;反射器焦距不变，随着口径的减小，被照面中心区域的照度几乎不变，但两侧的照度略有下降。在反射器口径面加装磨砂透光板后，被照面聚光区域的照度下降明显，但是被照面照度分布更加均匀;按环形排列方式增加LED光源的数目仅增大被照面的照度。 4 LED台灯光谱特性和被照面照度均匀性的测试与分析。介绍测试平台的设计与实现，然后对常用的LED台灯的光谱特性和被照面照度均匀性进行测试和分析。