基于LED光源的反光和背光器件的探索与设计

发布时间：2017-09-05 07:29

  本文关键词：基于LED光源的反光和背光器件的探索与设计

  更多相关文章： 反光器 LED 车前灯 光学设计 色温调控 背光模组 平板灯

【摘要】：固体发光器件如LED或LD的使用,为传统的照明带来巨大变革,因此基于LED或LD为光源的应用,必然引起光学系统的重新设计,以适应光源的变化。近来,LED已经用于显示背光光源,和车前大灯光源,甚至,三色LD用于汽车大灯,这种固体LED或LD光源,具有光效高,无汞绿色,节能环保,寿命长,性能稳定等特点,大有完全取代现有的卤素或氙气灯,因此,LED或LD的使用必然会要求新的光学系统来适应其不同的发光角度、光效等特点。本论文主要针对基于LED的车前灯和基于LED显示的背光光源在反光器、均光元件和导光器件方面做了一些探索。首先,对LED车前照灯的技术现状做了总结并对未来发展趋势进行了分析。现状是即使是轻型摩托车,LED前照灯在技术要求方面距离产业标准还有一大段距离。目前也没有轻便摩托车LED光源前照灯配光设计的具体标准。对照轻便摩托车白炽丝光源前照灯配光性能和汽车用LED前照灯国家标准,开展了一款LED轻便摩托车前照灯的探索设计并在技术标准符合度方面作了分析。考虑到LED光源结构及光学特性,和传统光源的区别很大。而现有的配光系统无法直接使用LED光源,为了更有效的控制LED的出射光,需要重新设计配光系统。本方案针对反光器和配光透镜组合中的反光器(杯)进行了优化设计,新的反光器更好地利用了光能,提高了出光效率。方法上基于非成像光学边缘光线理论和目标照面的照明效果光线逆向方法,构建合适的数学模型,通过Matlab进行数值计算,求解得到反光器的配光临界点,在三维机械设计软件中构建出配光面及反光器模型,再利用光学仿真软件Tracepro对所设计的模型进行验证,结果证明了以本设计方法的车前灯反光器,可实现远光、近光照明要求,光能利用率达到97%。在基于LED背光发展而来的LED平板灯是另一种LED照明的商业应用。LED平板灯具有高光效、节能、无眩光、光线均匀,可塑性强,以及结构和环境更和谐精致等特点,在构建和谐光环境以及营造非突兀的环境空间方面更加有优势。本文第二部分尝试设计了具有色温可调控的窄边距结构的超薄平板灯。背光模式上提出了新型对角斜光条光耦合设计,LED光条倾斜放置于导光板背面或嵌入式放置于导光板中。以4500K的白光LED为基础,通过电路控制红／绿／蓝光对白光LED进行补偿,得到显色性好的多组色温模式,实现了高显色指数下的从低色温到高色温的无极连续变化。斜条式背光设计,与现阶段的直下式和侧入式背光模式相比,减少了LED使用数、能耗、和散热投入。
【关键词】：反光器 LED 车前灯 光学设计 色温调控 背光模组 平板灯
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-18
• 1.2.1 车前灯研究现状14-17
• 1.2.2 平板灯研究现状17-18
• 1.3 研究的主要内容18-19
• 第二章 LED技术与非成像光学19-28
• 2.1 LED技术19-26
• 2.1.1 LED结构及发光原理19
• 2.1.2 LED技术的发展19-20
• 2.1.3 LED的光学特性20-26
• 2.2 非成像光学26-28
• 第三章 轻便摩托车前照灯光学设计28-38
• 3.1 引言28
• 3.2 设计构思28-29
• 3.3 配光要求29-30
• 3.4 曲面算法30-37
• 3.5 小结37-38
• 第四章 色温可调窄边距平板灯研究设计38-57
• 4.1 引言38-39
• 4.2 LED混色研究39-50
• 4.2.1 白光LED混色理论39
• 4.2.2 光源显色性评价方法39-40
• 4.2.3 LED混色实验40-41
• 4.2.4 色温曲线拟合41-49
• 4.2.5 显色指数评价49-50
• 4.3 背光模组设计50-56
• 4.3.1 建立背光模组模型51-55
• 4.3.2 光学分析55-56
• 4.4 小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士期间所获的成果63-65
• 致谢65

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本文编号：796647