摘要：提出了一种侧入式无导光板自然光平板灯的设计方法.利用有机玻璃光纤将收集的自然光传导至平板灯里,为达到均匀的自然光出光效果,通过柱面透镜将光纤的输出光会聚并掠射在带有自由曲面的反光背板上.借助Tracepro软件设计不同投射角下的自由曲面反光背板并仿真,结果表明:设计的灯具照度均匀度达到94.1%.该灯具不仅可以解决LED的蓝光危害问题而且制作流程简单.该设计对太阳光转化为功能性照明和绿色照明具有借鉴意义.

摘要：基于光谱的光量子学照明系统评价方法,能使现代农业发光二极管(LED)植物照明系统具有可重复性,具有实用意义。基于光量子理论,采用高出光效率、高均匀度的自由曲面底板设计方法,并使用脉冲宽度调制驱动方法,设计了一款应用自由曲面底板的红蓝光LED植物照明用灯具,并对其参数进行测量。将仿真结果与实验结果进行对比详细分析了传统照明设计方法在LED植物照明中的意义。实验结果表明,所设计的灯具光量子通量密度均匀度约为80%,灯具最高温度约为50℃。由于没有使用扩散板等二次配光手段,灯具出光效率可视为100%,比使用扩散板的情况提高了34.5%以上,大大减少了植物照明的能耗。扩散板的引入会降低所设计灯具的光量子通量密度均匀度,而对混光均匀度影响不大。因此,在植物照明使用的红蓝光LED组合中,使用自由曲面底板的一次配光方法比使用扩散板的二次配光方法更为简便有效,更符合植物照明的设计需求。

摘要：针对侧入式LED平板灯出光效率低、导光板(LGP)制造成本高、设计流程繁琐等缺点设计了一种无导光板的LED平板灯。利用复合抛物面反光杯(CPC)将LED阵列发出的光束汇聚并投射在出光面板上,并通过掠射和叠加的方法实现了出光面板的照度均匀性。进一步采用Taguchi实验方法进行设计,并借助Tracepro软件仿真分析,将影响该灯具最大照度和照度均匀度的因子进行研究与分析,同时运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,进而优化灯具的各项结构参数,设计出一款均匀度95.87%、最大照度39 870 lx无导光板LED平板灯。结果表明:该平板灯的效果达到甚至超过目前市面上的LED平板灯,并且其无导光板的设计可以在很大程度上降低LED平板灯的生产成本;此外,将Taguchi方法引入平板灯的设计简化了设计流程。

摘要：现有的植物工厂采用“上光下植”的种植模式,培养架的照度均匀度以及混色均匀度不高,导致不同位置的植物生长情况良莠不齐,严重影响工厂生产效益。为解决这一问题,提出一种高照明均匀度植物光源及植物培养架设计方案,将光源“倒置”于种植平面两侧的三棱柱凸台,利用棱柱斜面初次分配光线并提高其分布均匀性,进一步通过培养架顶部反射增加混光距离,提高光线耦合程度,从而提高混色均匀度和照度均匀度。借助TracePro软件对提出的光学结构进行仿真分析,利用Taguchi方法设计并进行实验,最终利用ANOVA理论分析出各因子对品质的影响程度并进一步优化结果,获得照度均匀度为94.30%、混色均匀度为90%的最优设计方案。最后通过测量种植面和植物体表面照度及光谱的分布情况检测植物的生长是否会对光线有遮挡,结果表明该植物照明系统可以保持植物在生长过程中种植面和植物体顶部及侧面都具有良好的照明效果,遮挡问题几乎可以忽略不计,并保证植物生长过程中良好的照明效果。

摘要：在篮球运动日益发展的今天,对篮球场馆室内设施提出了更高的要求,此类视觉状态对整体比赛状态影响重大。为了满足如今篮球场馆照明效果日趋提高的要求,针对室内篮球场馆传统灯具光学结构粗放、照明效果差等问题,结合篮球场馆的实际情况提出了一种新型的应用于室内篮球场馆的LED光源。在借鉴LED面光源的基础上,利用新型的复合型聚光器,将LED发出的光线汇聚并掠射在出光面板上,在理论分析结构参数对于照明效果影响的前提下,借助Tracepro软件进行模拟研究,首先模拟聚光器和LED组成的光源模块在不同掠射角度下获得的光斑面积和均匀度,发现0˚掠射角下获得较大的光斑面积和光斑均匀度,并以此为基础进行整灯设计并模拟研究,获得了一个均匀度92.17%的高均匀度LED光源。

摘要：针对直下式LED平板灯厚度大、光源密度大的缺点,设计了一种带有圆锥台光学元件的超薄直下式LED平板灯,利用漫反射背板和反光圆锥台结构增加LED的混光距离,提高平板灯均匀度.应用划分单元的思想,以一个六角形光源为单元进行研究,采用Taguchi实验方法设计正交试验组并借助Tracepro软件仿真;考量六角形光源的圆锥台元件上下表面半径、厚度、距LED高度以及LED间距5个因子对该灯具均匀度和光效率的影响,并运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,进而优化灯具的各项结构参量,最终设计出一款厚度仅15mm,均匀度达95.3%,光效率达92.97%的直下式LED平板灯.

摘要：为了提高LED植物光源的有效利用率,基于Taguchi的实验方法对LED植物红蓝光源阵列进行设计和优化。用MATLAB软件编程进行仿真模拟,通过ANOVA方法分析得出对植物光源照射距离为10 cm处的红蓝光的光子数比值(R/B)分布均匀度影响最大的因子,并对试验最优结果采用Trace Pro光学软件进行试验验证,从而获得本次试验最佳的参数组合。结果表明:曲率半径为50 mm的凹形曲面底板的圆心加点排布方式,圆心为LED蓝光芯片,圆环上为LED红光芯片,芯片数量分别为6个LED红光芯片和1个LED蓝光芯片,芯片距离为10 mm的最优化组合是本次试验的最优组合。通过ANOVA方法分析得出,LED红蓝芯片之间的间距对植物光源的R/B的均匀分布影响最大,占有35.17%的比例,LED红蓝芯片的排布方式也不可忽略,因为其占有了28.05%的影响比例。

摘要：针对现有植物光源系统架构难以提供优质的照明环境,提出空间照明均匀度理论。采用多光源模块的植物光源系统实现植物生长空间内的高空间照度均匀度以及色度均匀度,多光源模块由倒置光源、直下式光源以及在生长空间的中部光源组成。通过多光源模块的立体化混光方式达到设计的目的,根据Taguchi理论简化实验过程并结合变异数分析深入优化关键因子,从而找到植物光源系统的最优解。进一步优化LED灯珠的形状和间距,最终获得水平面和竖直面的照度均匀度分别为91.35%和89.71%,混色均匀度分别为87.67%和88.54%的立体化植物光源系统。对植物生长进行模拟和实物测试,实验结果表明植物光源系统能够在整个植物生长空间提供高质量的照明效果。

摘要：目前植物工厂培养架所使用的LED光源模块光学结构简单,照度均匀度和混色均匀度难以保证,导致农作物的品质参差不齐。为了提高种植物品质,需要优化植物光源的照明效果,设计高均匀度的植物光源。本文针对这一问题提出并研究了一种倒置光源的植物培养架设计方案。将LED灯珠安置在种植面同侧,并结合曲面反射顶面对LED发出的光线进行进一步均匀分配,在植物培养架有限的种植空间内增加光线耦合距离和耦合程度,提高了培养架植物光源的均匀度。经过多次结构优化后,最终获得了一个照度均匀度为91.64%、混色均匀度为89.73%的高均匀度植物照明培养架。然后基于优化得出的植物光源,研究植物生长过程对照明效果的影响后表明植物在生长过程中均可获得良好的照明环境。最后研究了不同形状和不同配光曲线的灯珠对培养架均匀度和光能利用率的影响。

摘要：针对我国室内体育场馆的照明设计缺乏理论依据,设计简单粗放等问题,以乒乓球场的照明设计为切入点,在研究各类常用LED面光源的基础上,对光源进行合理建模,并以此为基础进行理论分析和公式推导,定量推导出各影响因子对受照面上照度分布的影响。借助Trace-Pro模拟仿真软件进行模拟研究,利用Taguchi方法设计分组实验简化实验过程,并结合ANOVA理论分析,最终在兼顾受照空间内不同功能区域的情况下,获得了最优的照明设计方案,最终效果显示在乒乓球桌参照面上可以获得均匀度92.39%、平均照度287.04 lux的照明效果,并且其他区域也具有均匀度59.37%、平均照度176.34 lux的照明效果。本文的研究将对室内体育场馆的照明设计提供更为高效合理的设计方法,并且提供了相关理论支撑,具有一定的借鉴指导意义。