基于微結(jié)構(gòu)配光材料的LED室內(nèi)照明燈具設(shè)計(jì)原理.pdf

1、LED作為一種新型的綠色光源，正在引領(lǐng)未來照明領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，LED室內(nèi)照明產(chǎn)品也正逐漸普及并且全面取代傳統(tǒng)室內(nèi)照明產(chǎn)品。然而，由于LED光源自身的局限性，很難同時(shí)滿足當(dāng)今人們對(duì)燈具高效節(jié)能、舒適健康等的要求。表面構(gòu)造球冠型微透鏡等微結(jié)構(gòu)及其陣列結(jié)構(gòu)的聚合物材料的出現(xiàn)，為破解這一難題提供了新的解決方案。該材料表面的微結(jié)構(gòu)陣列結(jié)構(gòu)賦予了聚合物材料高效擴(kuò)散、漫反射等功能，成為L(zhǎng)ED光源二次光學(xué)設(shè)計(jì)的首選配光材料。
　　本文以配有微透鏡

2、陣列結(jié)構(gòu)配光材料的LED室內(nèi)照明為主要研究對(duì)象，通過理論研究、模擬仿真、實(shí)驗(yàn)對(duì)比，建立用于微結(jié)構(gòu)光擴(kuò)散材料和漫反射材料配光分析的模型，開展基于微結(jié)構(gòu)配光材料室內(nèi)照明燈具的光效、舒適度等方面的研究和評(píng)價(jià);進(jìn)行基于微結(jié)構(gòu)配光材料的LED燈具設(shè)計(jì)、制造以及光學(xué)性能等研究。在深入研究微結(jié)構(gòu)配光材料光學(xué)特性和規(guī)律的基礎(chǔ)上，首先，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了基于聚合物表面微透鏡陣列結(jié)構(gòu)漫反射材料與鏡面反射板相結(jié)合的新型LED燈具，得到了兼顧光效和照明舒適度的新型燈具

3、形式;同時(shí)，研究了用微結(jié)構(gòu)配光材料替代傳統(tǒng)配光材料的方法，通過對(duì)現(xiàn)有LED室內(nèi)辦公燈具的仿真模擬和實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)微結(jié)構(gòu)配光材料的新型燈具結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了關(guān)鍵參數(shù)，總結(jié)了規(guī)律。上述研究工作，為基于微結(jié)構(gòu)配光材料的LED室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)基于微結(jié)構(gòu)配光材料表面的微透鏡結(jié)構(gòu)單元特征，建立微結(jié)構(gòu)漫反射材料和微結(jié)構(gòu)擴(kuò)散材料的光線傳播模型;采用光學(xué)分析軟件Light Tools對(duì)LED照明燈具進(jìn)

4、行模擬分析，得到了燈具的照度分布、光通量等基礎(chǔ)配光參數(shù)，并對(duì)燈具配光系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(2)深入研究LED室內(nèi)燈具的設(shè)計(jì)要求與原則，通過對(duì)現(xiàn)階段LED室內(nèi)燈具缺點(diǎn)的分析，明確燈具功能和設(shè)計(jì)定位。設(shè)計(jì)一款采用微結(jié)構(gòu)配光材料與鏡面反光材料相結(jié)合的新型LED燈具，通過對(duì)該款燈具的光學(xué)性能的仿真模擬、光學(xué)實(shí)驗(yàn)，模型制作和光學(xué)性能評(píng)價(jià)，提出基于微結(jié)構(gòu)配光材料的LED室內(nèi)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理與方法。
　　(3)結(jié)合光生物效應(yīng)原理

5、，通過測(cè)試者在不同LED燈具下作業(yè)時(shí)的瞳孔面積變化、識(shí)別速度以及血壓、脈搏等生理指標(biāo)的變化率，對(duì)三種LED燈具的舒適度進(jìn)行對(duì)比分析。使得LED室內(nèi)照明對(duì)使用者生理、心理的影響得以量化，為設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)LED室內(nèi)照明燈具舒適度提供了方法和依據(jù)。
　　(4)以LED室內(nèi)辦公燈具為主要研究對(duì)象，基于微結(jié)構(gòu)漫反射材料和微結(jié)構(gòu)光擴(kuò)散材料，對(duì)格柵燈、直下式平板燈，以及其他三種LED辦公燈具進(jìn)行再設(shè)計(jì)，并對(duì)燈具的光效、光通量、光束角等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析