毕业论文：基于tracepro的led导光管设计

毕业：基于tracepro的led导光管 毕业论文:基于Tracepro的LED导光管设计 毕业论文:基于Tracepro的LED导光管设计 毕业论文:基于Tracepro的LED导光管设计:2013-3-5 21:44:34毕 基于Tracepro的LED导光管设计 业 设 计(论 文)题 目: 系 别: 理学系专 业: 光信息科学与技术提示:本文 原版含图表word版全文下载地址附后(正式会员会看到下载地址)。 这里只复制粘贴部分内容或目录(下面显示的字数不代表全文字数), 有任何不清楚的烦请咨询本站客服。摘 要微细侧发光导光管可以 将LED点光源转化成线光源。为了同时发挥LED光源和CCFL光源的 优势，本文对导光管模型进行了改进，使不同长度导光管均能满足良 好的出光性能。在网点公式基础上引入非线性修正参数α，并找到 导光管长度与α的对应关系，得到不同长度导光管的优化网点排布 形式。针对较短导光管光能利用率偏低的问题，采用导光管一端入光， 另一端镀反射膜的方法，可显著提高光能利用率。模拟结果表明，该 类导光管光能利用率达到63%以上，亮度均匀性达到93%以上，可应 用于大中型尺寸的液晶背光模组中。TracePro是一套普遍用于照明 系统、光学分析、辐射度分析及光度分析的光线模拟软件。比起传统 的原形方法，TracePro在建立显示系统的原型时，在时间上和成本 上要降低30,50%。关键词:LED;导光管;光能利用率; TraceProAbstractMicro-optical side-emitting light pipe can transform LED light from point source to linear source and it has the advantages of both LED and CCFL when used in LCD backlight module. In order to achieve good performance of light pipes with different lengths, this article, improves the light pipe model and introduces nonlinear correcting paramet - 12 -结束语 - 19 -致 谢 - 20 -参考文献 - 21 - 第一章 绪论 1.1课题的研究背景及现实意义半导体技术是一种健康、节能、环保 型照明产品。该产品无需用电，它的工作原理是将室外的自然光线通 过采光罩进入系统风，经特殊制作的光导管道传输和强化后由系统的 底部的漫射装置把自然光均匀漫射到室内每一个角落。超级反光的光 导管，集中自然光，并可调节弯头，使光导管能够自然弯曲和转动， 将自然光准确的导入你所需要的地方，从黎明到黄昏，甚至是阴雨天气，让无法从窗户透进光线的地方明亮起来。桑帕普导入的光线为自然光，因此不会产生炫光和频闪，从而避免了产生“灯光疲劳综合症”(眼睛发干、发酸、头晕、头痛、紧张、疲劳等症状)，是目前国外备受推崇的一种健康、节能、环保型照明产品。 光导管技术是太阳能光利用的一种方式，属于绿色照明技术，该技术为光能的高效传输提供了可能的途径。本文对建筑用光导管技术的发展历史和研究现状做了，并指出该技术的未来发展趋势。光导管技术与自然通风相结合，可以使光导管的功能更加完善，在采光的同时使室内保持良好的自然通风，对于建筑节能和改善室内空气品质具有积极意义。半导体技术已经改变了世界，半导体照明技术将再一次改变我们的世界。作为一种全新的照明技术，led是利用半导体芯片作为发光材料、直接将电能转换为光能的发光器件。自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，led照明由于具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保的特性，被誉为人类照明的第三次革命。LED(Light-Emitting-Diode中文意思为发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光[/color]。据分析，LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可达80,90%。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示:普通白炽灯的光效为12lm/W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为lm/W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED为20,28lm/W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。 与传统灯泡比起来，LED的优越之处在于: •点亮无延迟，响应时间更快，传统玻壳灯泡则有0.3秒的延迟，防止追尾 •更强的抗震性能 •发光纯度高，无需灯罩滤光，光波长误差在10纳米以内 •发光热量很小，对灯具材料的耐热性要求不是很高 •光束集中，更易于控制，且不需要用反射器聚光，有利于减小灯具的深度 •耗电量低，达到传统灯泡同等的发光亮度时，耗电量仅为传统灯泡的 6%，省电 •超长寿命，无灯丝结构不发热，正常使用在6年以上 1.2导光管的应用与发展导光管具有很长的历史。尽管它发明于1880年,但第一次大量生产却是在100年以后。从1980年至今, 约50000套导光管在俄罗斯生产出来, 其中有5000套为冲压铝系统。自1986年以来, 北美生产出15000多套采用分光膜的导光管系统( 主要规格为6m×150mm, 配用250W金属卤化化物灯) 。1980年到1994年, 乌克兰的VATRA公司生产出47000多套规格为6m×275mm和18m×600mm, 涂有20,50Lm聚乙烯对酞酸盐反射膜的导光管系统, 这些系统配用700W反射型金属卤化物灯( 3,4只大直径灯) 。这些系统大多安装在危险地区( 易爆或易燃) 和更换灯等维修费用很高的场所。俄罗斯还生产了5000套冲压铝系统。如今, 有12个国家的15家公司生产导光管系统, 继续进行技术与设计方面研究的有加拿大、瑞士、俄罗斯以及乌克兰和美国。由于这些努力, 以前仅限于易燃场所使用的导光管, 现在广泛用于各种特殊场合, 如公路照明、博物馆照明以及日常的室内照明等。1.3 导光管照明的特点空心导光管集中体现了对非能源利益感兴趣的课题。的确, 节能不是使用导光管系统的主要动机, 一般来说下列因素更为重要, 尽管应该强调HLG技术在许多情况下并不是唯一的选择。( 1) 有可能利用超高输出光源, 而这些光源不能与普通灯具配用( 2) 要求均匀的照度和低弦光——点光源或线性高强度光源的光通量可在很大范围内均匀分布。( 3) 降低维持费用——需要换的灯很少, 因为光源的数量减少了, 而且很容易装进灯箱内, 尽管发生的光远离地平面, 而灯箱可放在地面上。( 4) 具有热控性能——可非常简便地收集并去除光源发生的不希望有的废热。( 5) 降低污垢减光——密封的导光管系统比普通灯具沉积的污垢要少, 虽然普通灯具也可密封, 但不得不打开更换灯泡。此外, HLG系统可能具有气动特性, 原始粒子不会落在灯具的光发射面上。( 6) 显著提高的安全性能降低了电击、爆炸和火灾的危险性, 这是由于导光管的低温特性和在其通道内存在电势, 以及降低了的磁场。这些都有利于导光管应用于特殊环境, 如化工厂或洁净室, 因为系统的电子器件可放置在远离敏感环境的地方。( 7) 光源和光分布终点的隔离简化了紫外过滤工艺, 而且只需很少量的 过滤材料。( 8) 将彩色滤光片或灯插在导光管的端部, 可以很容易地改变光色。( 9) 当使用不同形状和颜色的配套照明装置时,可为照明建筑艺术设计提供许多新机会。1.4本课题的任务及主要内容1.4.1研究的主要内容(1)应用Tracepro软件建立导光管模型。(2)对模型进行模拟仿真。1.4.2整体利用TracePro以下功能:以定义和跟踪数百万条光线;图形显示、可视化操作以及提供3D实体模型的数据库;导入和导出主流CAD软件和镜头设计软件的数据。分五个步骤1、建立几何模型; 2、设置光学材质; 3、定义光源参数; 4、进行光线追迹; 5、分析模拟结果。 第二章 LED原理及优势2.1 相干光学信息处理系统的介绍目前使用的大部分灯具是白炽钨丝灯或者采取气体放电，而半导体发光二极管(LED)的发光原理则与大部分灯迥然不同。发光二极管自发性(Spontaneous)的发光是由于电子与空穴的复合而产生的。一般的半导体发光二极管，多以?-?、?-?族化合物半导体为材料。图1示出的是?- ?及?-?族元素的带隙(Bandgap)与晶格常数(Lattice Constant)的关系。这些材料的发光范围由红光到紫外线，目前红光的材料主要有AlGaInP，而蓝绿光及紫外线的主要材料则有AlGaInN。虽然?-?族材料也可以得到红光和绿光，但是这族材料极为不稳定，所以目前使用的发光材料大部分是?-?族。发光效率与材料是否为直接带隙(Direct Bandgap)有关，直接带隙材料，包括GaN-InN-AlN、GaAs、InP、InAs及GaAs等，这些材料的导带最低点与价带最高点在同一K空间。所以电子与空穴可以有效地再复合(Recombination)而发光。而材料均是间接带隙(Indirect Bandgap)，其带隙即导带最低点与价带最高点不在同一K空间，以致电子与空穴复合时除了发光外，还需要声子(Phonon)的配合，所以发光效率低。目前发光二极管用的都是直接带隙的