Исследования и расчёт оптических систем световых приборов на основе светодиодов

• Автор: Прытков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Методы расчёта светораспределения световых приборов

1.1 Метод элементарных отображений

1.2 Векторный метод расчёта симметричных зеркальных отражателей

1.3 Метод обратного луча

1.4 Расчёт произвольной оптической поверхности

1.5 Расчёт углового распределения силы света системы разноориентированных излучателей

Выводы по первому разделу

2 Разработка метода расчёта оптической системы системы разноориентированных излучателей
2.1 Аналитическое решение задачи
2.2 Численный метод расчёта светораспределения
2.3 Алгоритм расчёта на ЭВМ и результаты его применения
2.4 Аппроксимация фотометрических данных тригонометрическими
полиномами одной переменной
Выводы по второму разделу
3 Разработка оптической системы светодиодных светильников для уличного
освещения
3.1 Моделирование светодиодных уличных светильников
3.2 Изготовление макетного образца светодиодного светильника для
уличного освещения
3.3 Исследование светотехнических характеристик опытных образцов
светодиодных светильников для уличного освещения серии СДУ-
Выводы по третьему разделу
Заключение

Список использованных источников
Приложение А (обязательное) Тексты программ
Приложение Б (рекомендуемое) Экспериментальное угловое распределение силы света светодиодных источников света
Приложение В (рекомендуемое) Расчётное угловое распределение силы света системы разноориентированных излучателей
Приложение Г (рекомендуемое) Экспериментальное угловое распределение силы света системы разноориентированных излучателей
Приложение Д (рекомендуемое) Файлы фотометрических данных ШБЫА для отражателей С10918_Впб§е1-8, С10919_Впс^е1-М, С10920_Вп(1£еМУ
Приложение Е (рекомендуемое) Описание гониофотометрического комплекса

Введение
Историческое развитие световых приборов (СП) состоит в постоянном изменении, как источников света (ИС), так и связанных с ними оптических систем (ОС) и различных конструктивных деталей [1].
Прогресс техники освещения в настоящее время во многом обусловлен появлением и бурным развитием источников света принципиально нового типа — светодиодов (СД). Главное преимущество СД перед традиционными источниками света состоит в том, что у последних потенциал эффективного преобразования электрической энергии в свет практически исчерпан, тогда как у СД прирост световой отдачи значителен [2].
В то же время, такие отличительные особенности СД как миниатюрность и сильная зависимость излучательной способности от температуры р-п перехода диктуют новые подходы к разработке осветительных приборов на их основе.
В настоящее время широкое распространение получили две концепции: использование вторичной оптики со сложной геометрией поверхности и подход, когда светораспределение СП формируется посредством задания определённой ориентации излучателей.
Такой подход интересен по следующим причинам:
- он позволяет создавать фотометрическое тело (ФТ) любой сложности, используя вторичную оптику с простой геометрией;
- обеспечив в конструкции ОП возможность поворота отдельных СД (СД-модулей), можно оптимизировать его светораспределение, учитывая специфику условий освещения;
- изменяя интенсивность излучения отдельных светодиодов или их групп, можно добиться значительного изменения ФТ.
Светотехнический расчёт является отправной точкой при проектировании СП. Он позволяет оценить световые параметры СП и осветительных установок

Альтернативная точка зрения на определение силы света высказана другим классиком фотометрии А. А. Гершуном: «Понятие силы света при правильной формулировке определения телесного угла как меры множества прилегающих друг к другу направлений пространства безупречно применимо к любым источникам» [60]. Здесь необходимо пояснить «правильную формулировку» определения телесного угла по А. А. Гершуну. Если выделить все лучи, исходящие из разных точек излучателя, но близкие по направлению, то параллельным переносом они могут быть уложены внутри малого телесного угла. При таком подходе «рецепт», данный П. М. Тиходеевым принимает форму научно обоснованного метода.
Итак, при расчёте светораспределения многомодульного СП со светодиодами мы имеем право располагать ФТ светодиодов в одной точке и арифметически складывать силы света, совпадающие по направлению. При этом эквивалентность реальному прибору не нарушается.
На форму и размеры ФТ накладывается лишь такое ограничение: лучи света, излучаемые одним ИС, не должны экранироваться поверхностями других ИС или иными конструктивными элементами СП.
1.5.1 Моделирование полусферического светодиодного модуля по заданной кривой силы света
В 2008 году коллектив учёных светотехнического факультета и факультета электронной техники МГУ им. Н.П. Огарёва (Коваленко О. Ю., Захаржевский О. А., Афонин В. В., Пивкин О. В., Панфилов С. А.) предложил метод расчёта СД -модуля, обеспечивающего заданную КСС [46 - 49]. Для формирования заданной КСС авторы предлагают использовать СД - модуль, профиль держателя светодиодов которого представляет полусферу или её часть (см. рисунок 1.15). Полусфера разбивается на зоны.