原文传递
自由曲面透镜在LED道路照明系统中的应用研究
| 论文题名： | 自由曲面透镜在LED道路照明系统中的应用研究 |
| 关键词： | 道路照明系统;自由曲面透镜;光学设计;白光LED器件 |
| 摘要： | 城市道路照明系统更加趋于节能环保、智能化是道路照明未来发展的方向。近几年，随着先进半导体工艺的进步，高质量的白光LED(Light Emitting Diode)器件不断涌现，为道路照明系统的小型化、节能环保、智能模块化提供了新的方向。LED具有高光效、体积小、低功耗、易于实现智能化控制等特点，应用在道路照明系统中有着传统光源无可比拟的优势，但是由于LED具有半平面的发光特性、体积小与传统路灯光源截然不同，使得LED无法直接应用在传统路灯照明系统中实现道路照明。所以，需要对其进行全新的光学设计，获得适用于LED路灯的道路照明系统。随着基于非成像光学自由曲面光学系统理论的发展，促进了LED在照明领域的应用，而自由曲面具有灵活的设计自由度，可以控制光线的走向，实现光强的自由分配，获得不同的光形，将其应用在LED道路照明系统中拥有巨大的前景。因此，本文将分别从理论和实验仿真方面展开研究和探讨。 本文对构造自由曲面透镜实现城市道路照明的光学设计方法进行研究。在目前基于已知LED光源发光特性和目标面照度均匀性理论研究的基础上，通过设计实现均匀圆形光斑的自由曲面透镜，概述自由曲面光学器件设计方法，进而提出道路照明系统光学设计理论方法。首先，采用网格划分建立自由曲面的微分方程，通过对核心迭代算法的改进，利用数值解法得到自由曲面面型数据坐标点，经由3D建模软件得到自由曲面透镜模型。然后，通过TracePro软件利用建立的LED光源简化模型和设计得到的自由曲面透镜模型构建LED道路照明系统，并实验仿真该系统的配光效果。最后，将上述照明系统通过DIALux软件，模拟实际道路照明，以对所设计自由曲面透镜模型的道路照明效果进行验证。 通过TracePro、DIALux实验仿真得到透镜的配光效果图和实际道路照明效果报告，结果显示本文所设计的自由曲面透镜应用在城市次干道LED道路照明系统中满足道路照明相关标准及要求，说明本文的理论研究对实践具有一定的指导意义。 |
| 作者： | 梁立君 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 牛萍娟;黄椿维 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津工业大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
