摘要：發(fā)光二極管(LED，LightEmittingDiode)被認為是人類歷史上繼火焰、白熾燈、熒光燈之后的第四代光源。與傳統(tǒng)光源相比，LED有著能量轉(zhuǎn)換效率高，壽命長，體積小，無污染等多種優(yōu)點。也由于其節(jié)能環(huán)保的特點，各國都競相將其作為重點產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展。非成像光學(xué)困on一imagingOPtics)雖然誕生不久，但隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，推動了非成像光學(xué)理論的不斷提升，已廣泛應(yīng)用于太陽能收集，照明設(shè)計甚至是成像光學(xué)中。在照明領(lǐng)域，主要關(guān)心的問題是如何將光能高效地投射到目標面上，并在照射目標上實現(xiàn)特定方式的照明。目前較為常用的有三種方法:微分方程法，多參數(shù)優(yōu)化法以及多表面同時設(shè)計法又稱sMs(simul加叮eousMultiplesurfaceDesi即Method)法。通過這些方法可以設(shè)計出高效的LED照明系統(tǒng)，從而讓LED走進人們的生活成為可能。但僅有高效的光學(xué)設(shè)計是不夠的，由于LED發(fā)熱量大，并對熱較為敏感，將LED所產(chǎn)生的熱量有效地傳導(dǎo)出去，也是必須要解決的問題。本論文就從LED照明系統(tǒng)光學(xué)和熱學(xué)兩方面進行了相關(guān)的研究和探索。 BvK QlT
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以LED路燈設(shè)計為實例，我們采用區(qū)域分割的思想對LED路燈進行光學(xué)設(shè)計，使用現(xiàn)有的聚光透鏡對光源發(fā)散角進行調(diào)整，讓每顆LED分別照射特定的區(qū)域，通過這些照明區(qū)域的疊加實現(xiàn)道路的均勻照明。上述的LED路燈由多列LED組成，每列LED的旋轉(zhuǎn)角度和發(fā)散角大小各不相同，但如果直接將這些相關(guān)參數(shù)設(shè)為可變參數(shù)采用多參數(shù)優(yōu)化法進行設(shè)計，由于所需優(yōu)化的變量過多，會降低優(yōu)化效率，甚至難以得到滿意的解。針對上述問題，我們提出了光源逐級遞加采樣點動態(tài)變化法來優(yōu)化設(shè)計LED路燈中的相關(guān)參數(shù)，根據(jù)LED光源的發(fā)光特性，逐列遞加LED，并根據(jù)照明要求動態(tài)改變采樣點位置，更新評價函數(shù)，對其進行優(yōu)化，經(jīng)過多次疊加、優(yōu)化之后將路面照明區(qū)域 n@
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填滿，最終得到滿意的結(jié)果。設(shè)計結(jié)果經(jīng)過ASAP軟件仿真和實際測量均達到了道路照明標準中第一級別快速路的要求。光源逐級遞加采樣點動態(tài)變化法減少了優(yōu)化過程中變量參數(shù)的個數(shù)，提高了評價函數(shù)的針對性，使優(yōu)化效率大幅提升。 {DwIjy31T
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在光學(xué)設(shè)計的基礎(chǔ)上，采用Qfin4軟件設(shè)計優(yōu)化了適用于單顆LED的散熱片，使散熱片在不超過最高熱阻的要求下質(zhì)量達到最小，從而減少了耗材。最后在上面研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作了一款一體化散熱結(jié)構(gòu)的LED路燈，并對其進行了相關(guān)性能的測試。 |4mVT&63(
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關(guān)鍵詞:LED，自由曲面，非成像光學(xué)，道路照明，參數(shù)優(yōu)化，散熱設(shè)計
