無導(dǎo)光板LED平板燈獲得表面照度均勻的投射器設(shè)計(jì).pdf

1、白光LED平板燈憑借其獨(dú)特自然的燈光效果得到了廣泛的好評(píng),鑒于平板燈中導(dǎo)光板與LED存在光耦合效率低,吸收、反射損耗大問題,本論文研究了一種無導(dǎo)光板LED平板燈,并重點(diǎn)進(jìn)行表面照度均勻的高效投射器光學(xué)設(shè)計(jì),用于提高LED平板燈的出光效率和照度均勻性,采用投射器代替導(dǎo)光板可使LED平板燈的重量輕,制作成本低,光損失小。照明光學(xué)設(shè)計(jì)中一般的投射器研究均基于正面均勻照明的目的,本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于首次研究了側(cè)面近場均勻照明的LED投射器,實(shí)現(xiàn)

2、了出光效率高和表面亮度均勻性好的LED平板燈設(shè)計(jì),拓展了LED投射器的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　論文概述了國內(nèi)外LED投射器的研究現(xiàn)狀,介紹了利用軟件MATLAB、SolidWorks和TracePro設(shè)計(jì)用于無導(dǎo)光板LED平板燈的LED投射器設(shè)計(jì)方法,并建立了無導(dǎo)光板LED平板燈仿真模型。
　　基于無導(dǎo)光板LED平板燈的特殊結(jié)構(gòu),研究了兩種高效LED投射器,一種是自由曲面透鏡投射器,用于單雙面LED平板燈,另一種是柱面列陣投射器,用

3、于雙面LED平板燈。投射器對LED光源所發(fā)出的光進(jìn)行重新分配?；趲缀喂鈱W(xué)和能量守恒原理,將LED出射光線按照極向角進(jìn)行分割,按照光線能量(即光通量)均分的原則,使目標(biāo)面相同分割區(qū)域內(nèi)具有相同數(shù)量的光線。通過MATLAB編程求得投射器的外形輪廓曲線,利用SolidWorks軟件上建立出光學(xué)仿真模型,最后通過Tracepro軟件進(jìn)行光線追跡仿真驗(yàn)證LED投射器的光學(xué)效果,及其應(yīng)用于無導(dǎo)光板LED平板燈的可行性。結(jié)果表明本文設(shè)計(jì)的LED投射

4、器具有很高的出光效率和側(cè)面目標(biāo)照明均勻性,應(yīng)用于無導(dǎo)光板LED平板燈,對面積為240mm′360mm的LED平板燈的仿真結(jié)果為,柱面透鏡列陣投射器的出光效率最佳達(dá)96.03％,自由曲面投射器側(cè)面照明目標(biāo)面(平板燈出光面)均勻度最佳為96.6%。
　　根據(jù)上述設(shè)計(jì)投射器模型,利用激光打標(biāo)機(jī)實(shí)驗(yàn)制作了投射器模具,包括柱面透鏡列陣LED投射器和自由曲面透鏡LED投射器模具,并通過熱模壓機(jī)實(shí)驗(yàn)制作了PMMA投射器。將理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)