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第一篇led照明论文范文参考：单相离线式高亮度LED照明驱动的研究与设计
随着能源危机和气候变暖问题日趋严重,节能已经成为全球普遍关注的话题.照明是人类电能消耗的重要方面,约占世界总能耗的20%,成为节能的关键.相较于传统照明光源,高亮度发光二极管(High-Brightness Light-Emitting-Diodes, HB-LEDs)以其高光效、长寿命、环保、体积紧促等诸多优点,已经成为替代白炽灯和荧光灯的最佳照明技术.
LED的光通量与通过其的平均电流成正比,因此必须采用恒流驱动.由于封装技术和散热的限制,单个LED的光通量或功率较弱,仅仅几瓦.为了获取足够的光通量,必须并联多串LED. PET (General Photo-electro-thermal Theory)理论研究表明：对于相同的功率等级,多个低功率LED组成的分布式系统优于高功率LED组成的集中式系统.另一方面,LED是低压直流器件,无法直接与交流电网相连,必须通过电力电子驱动装置进行电能转换.这就要求LED照明驱动必须具有较高的功率因数和低的输入电流谐波以兼容诸如IEC61000-3-2和Energy Star等相关国际标准.此外还必须最大化提高效率、延长寿命和降低成本,以匹配LED光源高光效、长寿命的优点.另外,为了获取进一步的功率节省和适用不同的应用环境,PWM调光也成为LED照明系统必需的基本功能之一
当前大量的LED照明驱动研究主要集中在提高功率因数和控制LED电流的方面.因此,如何同时实现LED驱动的高效率、高功率因数、长寿命、低成本、PWM调光便成为保证LED灯具照明品质及整机性能的关键.为此,本学位论文以研究实现高效率、长寿命、高功率因数、低成本和PWM调光的LED照明驱动为目标,从系统架构、电路拓扑、控制策略等角度对LED照明驱动进行了深入研究和探讨.
首先,系统架构方面,传统LED照明驱动采用多级级联结构,不但电路复杂、成本较高,而且效率较低,为此论文提出了一种非级联的Twin-Bus驱动结构.该结构通过前级AC/DC变换器产生两个Twin-Bus电压源,并配以具有Twin-Bus输入的后级电流调节器,降低了功率的处理次数,因此可以在不增加系统成本的前提下,大大提高整个驱动的效率.基于此架构,本文研究提出了一种与之匹配的后级开关型电流调节器拓扑：Twin-Bus Buck变换器.在介绍Twin-Bus驱动架构的同时,详细讨论了基于Twin-Bus Buck变换器的调光策略.实验结果证明,在1MHz的开关频率下,从10W到满载100W的负载范围内,Twin-Bus Buck型电流调节器的效率均在98%以上,峰值效率高达98.8%.
然后,针对传统AC/DC LED照明驱动中大容值电解电容寿命短的问题,以SEPICAC/DC变换器为突破口,提出了无电解电容的SEPIC-derived AC/DC变换器.该电路形式上与SEPIC变换器相同,但通过特殊的DCM工作模式使得SEPIC电路的中间电容电压不再跟随输入电压,而具有功率解耦的作用.同时通过增大电容纹波的方法,降低了电容的容值,从而消除了短寿命的电解电容,延长了LED驱动的寿命.进一步,引入填谷电路,提出了Valley Filled SEPIC-derived AC/DC变换器.与传统填谷电路改进功率因数和降低输出电压纹波不同的是,该变换器中填谷电路不但可以减小解耦电容的尺寸,而且可以降低输出二极管的电压应力和输出电压纹波.基于CV2为电容尺寸衡量指标,在相同的功率因数和输出电压纹波下,可将电容的尺寸减小为原来的1/4.
针对传统的AC/DC LED照明驱动中二极管整流桥影响变换器效率的缺陷,在对无桥AC/DC变换器进行述评的基础上,将图腾(Totem-pole)式无桥结构引入上述两种SEPIC-derived AC/DC变换器,提出了两种新型无桥式SEPIC-derived AC/DC变换器.相较于传统AC/DC变换器,无桥电路的电流通路拥有较少的开关数,因此能够大大降低损耗,实现变换效率的最大化和成本的最低化.
上述所研究的四种无电解电容的AC/DC变换器具有很强的普适性,不仅适用于传统级联结构,也适用于Twin-Bus架构,不但可以独立的驱动单串LED,也可以配合电流调节器,驱动多串LED.
最后,对大于75W的高功率LED照明驱动进行研究.基于75W以上的应用场合,业内普遍采用Boost PFC级联LLC谐振变换器外加多个电流调节器的*级联方案.虽然该方案可以实现各级电路的最优设计,实现高的电路性能；但是由于较多的级数,导致电路和控制过于复杂、成本较高.为此,本文通过共用开关管的方法,将Boost PFC和LLC谐振变换器集成在在一起,提出了一种新型的单级软开关无桥AC/DC变换电路,该电路具有如下优点：(1)对于级联结构,可将驱动级数降为2级,降低了成本.如果配以Twin-Bus架构,整个驱动将不足1.5级.(2)基于增大电压纹波法,同样可消除电解电容.论文第七章详细讨论的该电路的工作原理和设计考虑.实验室完成的100W原理样机的测试效率高达94%,证明电路的高效性.
第二篇led照明论文样文：LED照明的数字全息显微研究
数字全息显微是数字全息和光学显微相结合的一种干涉成像技术,它可以获得微观样品的复振幅分布,可以在计算机中完成数值聚焦、相位补偿等功能.在数字全息显微中,利用复振幅中的相位,可以得到样品表面轴向分辨率可达到几纳米的三维形貌分布,或者其它与位相相联系的物理量,即实现相衬成像.数字全息相衬显微技术为微结构形貌测量、生物细胞成像、微流控测量等领域提供了一种非接触、实时和全场测量的手段.
本论文旨在探索低相位噪声、大的无包裹相位成像深度、高稳定性的相衬显微技术.本论文提出了两种用LED光源照明的数字全息显微方案,降低了相位噪声；提出了用双波长LED光源照明的数字全息显微方案,用小波滤噪的方法克服了双波长干涉测量中的噪声放大问题,扩展了无包裹相位成像的范围；构建了两种反射式点衍射数字全息显微装置,提高了测量的稳定性.
本论文的具体工作包括以下五方面：
1、提出了一种采用LED照明的离轴数字全息显微方案.所提出的方案包含Linnik显微干涉光路和4f偏振滤波系统两部分.该方案通过一次*记录可获得离轴数字全息图,全息图在整个视场中都具有均匀且最优的对比度.它具有低相位噪声和实时测量的优点,为微纳结构、MEMS表面的测量提供了一种高精度的解决方案,可用于运动物体或动态过程的实时观测.
2、利用两步盲相移算法,在Linnik干涉仪的基础上提出了一种LED光源照明的轻离轴相移数字全息显微方案.实验中,通过机械移动参考镜从而引入相移,抛弃了传统的相移干涉中采用的PZT等相移器件.两幅干涉图之间的相移值通过傅里叶分析在频域获得,进而重建出物光波的复振幅分布.对实验中用到的两步盲相移算法的性能进行了分析、比较.该方案的优点是低成本、低位相噪声以及光路调节简单.
3、提出了采用小波滤噪的方法解决双波长相位成像中的噪声放大问题,实现了波长间隔为20nm的两个LED光源照明的双波长数字全息显微.实验中用到的两个LED的中心波长分别为630nm和650nm,合成波长为20.475m.虽然扩展了相位测量中的无包裹相位成像范围,但是,此时的相位噪声与单一波长时的噪声相比放大了2×,20.475/0.63等于65倍.模拟与实验结果表明,用所提出的算法成功降低了噪声,最终的相位噪声降低到了单一波长测量时的水平.
4、提出了基于反射式点衍射干涉的同轴相移数字全息显微.其中物光频谱经针孔反射镜滤波后作为参考光,同轴记录提高了CCD空间带宽的利用率,结合偏振相移干涉技术,依次记录4幅相移干涉图,消除了零级和共轭像.该装置具有物参共路的特点和长时间的稳定性.
5、提出了基于同轴反射式点衍射的并行相移数字全息显微.该装置基于迈克尔逊干涉仪,物光频谱经针孔反射镜滤波后作为参考光,由朗奇光栅和4f系统结合用于平行分光,通过一次*可以记录两幅90°,相移干涉图.该装置可用于相位物体动态变化过程的定量测量.
第三篇led照明论文范文模板：民机驾驶舱LED照明工效研究
本论文由国家重点基础发展研究计划——973课题《民机环境工效影响因素与机理研究》(批准号2010CB734102)的子课题和复旦大学优秀博士生科研基金《民机驾驶舱光环境工效及机理研究》资助.本论文主要对驾驶舱LED照明光环境进行了工效学研究,着手于人(视觉特性)—机(LED光源)—环(驾驶舱环境)三个方面,旨在得到影响驾驶舱照明光环境舒适度与视觉绩效的关键因素.本论文主要包含了三个方面的内容,一是应用于驾驶舱照明的新型光源LED的光色特性和视觉效应研究,从而了解LED对于人的影响,以及正确评价LED在驾驶舱应用的色温、显色性属性.二是基于实验室光环境的工效学研究,综合考量飞行员视觉特性以及由年龄变化引起的视觉特性改变.三是基于模拟驾驶舱光环境进行了工效学研究,综合考察亮度、光色、对比度等对舒适度与绩效的影响,得到影响驾驶舱照明光环境舒适度与视觉绩效设计的关键要素.
本论文在对课题的国内外研究动态进行了充分调研的基础上,讨论了驾驶舱照明光环境研究的关键问题以及目前研究中存在的一些问题.论文对目前驾驶舱照明所用光源(特别是应用于驾驶舱照明的新型光源LED)、以及光色、照度参数的研究和国内外相关标准进行了调研,并且调查了目前对于光环境和视觉舒适、视觉绩效等相关研究,进行了充分的对比分析,确定了本论文所要解决的主要问题和创新方向.
首先,本论文基于现有的LED模型体系,色温体系、中间视觉理论以及非视觉生物效应理论,对于LED的光色特性以及视觉和非视觉生物效应进行了计算和研究分析,并且和传统光源进行了比较分析,得到了LED与传统光源的优势、特点和差异.同时论文针对传统显色性模型CRI存在的不足,探讨了对于光源显色性评价的主要相关因素,包括显色的自然性、饱和性以及辨色能力等.论文基于理论推导,创造性的提出了相关色域面积(Correlated Gamut Area)概念,在此基础上,提出了GCRI模型,并用于评价光源显色性.在评价LED光源显色性和一些特殊光谱的显色性时,GCRI模型得到了很好的结果.GCRI模型对于LED光源能够进行客观的评价.LED的视觉理论特性研究以及GCRI模型的提出,对于驾驶舱照明的光源色温以及显色属性评价具有重要意义,对于LED光源在驾驶舱设计选择中具有指导作用.
其次,本论文基于实验室光环境工效学研究,采用显示器对两组年龄段被测者的探测阈值进行了研究.实验系统地研究了两组年龄段被测者亮度和颜色探测阈值受到对比度、光色、亮度、探测目标尺寸等因素的影响,进而推测不同年龄段飞行员的视觉特性,在对实验参数进行统计分析的基础上,给出了亮度和颜色探测的指数拟合函数,并且提出了相对*指数(Relative Yellow Index)概念,用于描述不同年龄段飞行员对于*辨别的差异,从而综合考量飞行员年龄变化引起的视觉特性改变.
最后,本论文基于模拟驾驶舱LED照明光环境进行了工效学研究,系统的对光色、亮度、照度、对比度等各种参数对于人的偏好以及绩效影响,进行了研究.同时对于驾驶舱光环境、导光板、显示屏等内容分别进行了研究.并依据CIE三刺激值,定义了新的三刺激值X’、Y’、Z’,理论上推导并评估了色温、照度、舒适度的关系.本论文研究使得驾驶舱LED照明的视觉评价参数化,可以为LED应用于驾驶舱的设计与评价提供有效的方法和设计依据,同时为提高驾驶舱照明光环境舒适度及视觉绩效设计提供了依据.
本论文的主要创新点在于：
1)提出并定义了相关色域面积(Correlated Gamut Area)概念,创造性地提出了色域显色评价指数(Gamut Color Rendering Index),可以综合地描述颜色的辨别能力和饱和度属性,用于显色性评价具有很好的结果.该模型可用于LED光源和传统光源的显色能力评价,对于具有特殊光谱的光源评价也得到很好的结果.该模型对于正确评价LED在驾驶舱应用的颜色属性十分必要,并可用于指导设计照明光环境以及进行光源选择.
2)得到了两种年龄段观测者对亮度阈值辨别以及*辨别相对于探测目标尺寸的指数拟合函数关系,并在此基础上提出了相对*指数(RYI),用于推测不同年龄段飞行员对于*辨别的差异.相对*指数(RYI)与探测目标尺寸呈U型函数关系.为综合考量飞行员年龄变化引起的视觉特性改变的工效评价提供重要的实验依据.
3)基于人体工效学实验,综合考察了亮度、光色、对比度等对舒适度与绩效的影响,并依据CIE三刺激值,进行转换,得到新的X’、Y’、Z’,定义了X’/Y’和Z’／Y’比值,快速、直观的评价了光源色温,评估了照度、色温与舒适度之间的关系,并用于驾驶舱照明光环境舒适度与绩效设计中.
第四篇led照明论文范例：可用于白光LED照明和可用于测温的荧光材料的制备和表征
本论文的主要研究内容可分为两个部分.第一部分是关于应用于白光LED照明的光谱转换荧光材料的研究,有关结果将在第3章中论述.第二部分研究内容是关于可用于荧光测温的荧光粉的制备及其温度依赖的光谱性能表征,主要内容和结论将在第4章中讨论.
论文的第1章为绪论,简单介绍了本论文中涉及到的基本知识和背景,包括发光与发光材料的概念、发光的过程和机理,并粗略介绍了荧光材料的应用方向.也对人眼颜色感知的内容进行了简单的阐述.第2章介绍了我们在发光材料研究中所采用的主要样品制备方法及测试设备.
在有关白光LED荧光粉的研究中,重点是关于紫外激发下的单基质白光发射荧光粉的研究.第3章首先简要介绍了荧光粉转换的照明用LED荧光灯的地位和现状,并列举了一些作为白光LED荧光灯必须满足的参数.然后介绍了一些常见的荧光粉材料及它们的荧光性质.最后提出了单基质白光荧光粉思路的来源以及对工作结果的期望.在第二到第四节中详细讨论了三种新型的紫外激发单基质白色发光荧光粉(Li, Ba, Sr)2Si04:Ce3+, Eu2+, Mn2+(BSLS)、NaSrPO4: Eu2+,Tb3+,Mn2+和KCaPO4:Eu2+, Tb3+, Mn2+O简要结果如下：
1、利用高温固相法制备了(Li, Ba, Sr)2Si04:Ce3+, Eu2+, Mn2+单基质白光发射荧光粉,在345nm激发下观察到了分别来自Mn2+, Eu2+, Ce3+的红、绿、蓝发射,并组合成白色发光.工作进一步研究了改变激发波长和温度时荧光光谱的稳定性,结果表明在一定的温度和激发波长范围内,该荧光粉可基本满足应用于大功率紫外LED上的颜色稳定性要求.
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2、利用高温固相法制备了NaSrPO4:Eu2+, Tb3+, Mn2+单基质白光荧光粉.样品在260400nm波长的紫外光激发下均获得了白光发射,其光谱颜色随着激发光波长变动几乎不发生改变.从照明的角度考虑,该样品发射谱的能量分布比(Li, Ba, Sr)2Si04:Ce3+, Eu2+, Mn2+样品更合理.NaSrPO4:Eu2+, Tb3+, Mn2+单基质白光荧光粉的有效激发波长范围很广,适用于最近几年快速发展的近紫外大功率LED芯片.对该样品发光的荧光热稳定性仔细研究表明其光谱颜色在大功率LED芯片的工作温度范围内不发生明显的变化,但是发光强度的热猝灭现象比较严重.
3、KCaPO4:Eu2+, Tb3+, Mn2+单基质白光荧光粉由高温固相法制备.实验讨论了掺杂离子浓度的变化对光谱的影响.样品在255-405nm波长的紫外光激发下均获得了白光发射,随着激发光波长改变,其光谱颜色只在纯净白光周围小范围波动.KCaPO4:Eu2+, Tb3+, Mn2+单基质白光荧光粉的有效激发波长范围覆盖近紫外波段,在395nm波长处的激发强度是激发谱峰值强度的92%.样品的吸收与近紫外大功率LED芯片的发射十分匹配,适用于与大功率近紫外LED荧光灯.样品的荧光热稳定性研究表明其光谱颜色在大功率LED芯片的工作温度范围保持在白光区域内,而且在该温度范围内样品的发光强度没有发生明显的热猝灭.
第4章首先讨论了荧光温度性质及热猝灭,并指出在热猝灭显著的温度范围可以利用荧光衰减来测温.然后介绍了荧光温度探针的研究进展以及优势和意义,介绍了几类主要的荧光温度探针材料的研究方向和现状.并在最后对评价荧光探针性能的参数,比如相对灵敏度,进行了简单的说明.从4.2节开始讨论了两类Eu离子激活的荧光材料温度特性,分别是Eu3+激活的Y2Mo06:Eu3+和Eu2+激活的NaSrPO4:Eu2+与M2Si04:Ce3+, Eu2+(M等于Ba, Sr).主要结果如下：
1、4.2节介绍了Y2MoO6:Eu3+荧光随温度变化的性质,并对其荧光热猝灭的物理机制进行了解释.随后测试样品20—500K的变温光谱和荧光寿命,并将导致荧光热猝灭的机制分解为三部分并分别讨论各部分对热猝灭的贡献.最后对样品荧光热猝灭的相对灵敏度进行了计算,得到500K左右7%K-1、荧光强度减半温度下2%K-1的相对灵敏度数值.该材料在无机荧光温度探针材料中具有较高的相对灵敏度.
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2、二价的Eu2+离子掺杂的NaSrPO4荧光粉由高温固相法合成.随着温度从室温上升到400K, Eu2+荧光的强度快速降低,荧光寿命缩短.相对灵敏度计算显示,NaSrPO4:Eu2+的荧光强度和荧光寿命对温度变化的相对灵敏度在室温到500K范围内分布比较均匀,约在0.6—0.9%K-1左右.
3、样品Ba2Si04:Ce3+, Eu2+和BaSrSiO4:Ce3+, Eu2+由固相法合成.随着温度的上升,Eu2+离子的荧光发生明显的热猝灭现象,而Ce3+离子发光的热稳定性较好.由此,可以通过发射谱上Eu2+/Ce3+发光的部分波长积分面积比值作为测量值标定温度.这种方式比单纯用光强或者寿命变化来测量温度的方式更加方便,避免了重复定标初始温度的麻烦.对Ba2Si04:Ce3+样品,在积分波长范围为Ce3+:385—425nm,Eu2+:505—525nm时,获得最大相对灵敏度3%K-1；BaSrSiO4:Ce3+,Eu2+样品在积分波长范围Ce3+:393—433nm, Eu2+:515—535nm时,获得最大相对灵敏度2%K-1.M2Si04:Ce3+, Eu2+(M等于Ba, Sr)有可能成为一种高灵敏度、抗失真的荧光测温材料.
第五篇led照明论文范文格式：基于LED的自由曲面照明光学系统设计
在当今能源紧缺,环境污染严峻的形势下,新一代照明光源LED以其独特的优势逐渐在各个行业领域占据一席之地,成为节能环保的首选光源.而LED照明领域一个亟待解决的问题就是,如何高效地对LED进行配光设计,从而形成满足应用要求的照明产品.自由曲面照明是一种新型照明方式,设计自由度高,能够灵活调控光束分布,简化照明系统结构,实现复杂照明.因此,越来越多的照明系统以自由曲面光学器件作为LED的配光元件.本课题主要研究的就是如何对LED光源设计自由曲面照明光学系统,对LED发出的光进行高效、可控、低成本地传输和配光.具体研究内容如下：
研究了基于能量映射法的自由曲面初始面形结构设计方法.分别针对旋转对称结构和非旋转对称结构光学系统,构建能量映射网格,建立光源光线角度与目标面坐标点或出射光线角度的一一对应关系,分析其对可积条件的满足情况.针对传统的离散面形点计算方法所存在的问题,即拟合后的自由曲面的实际法矢与计算所得的理想法矢存在较大偏差,提出了一种基于面形点位置修正的改进方法,并进行了验证,结果表明,对于旋转对称结构,改进算法几乎可以完全消除该法矢偏离；而对于非旋转对称结构,虽不能完全消除,也能够使其显著减少.光学仿真结果显示,改进算法都能够得到比传统算法更符合设计要求的照明光斑,为优化的顺利进行奠定良好的基础.
研究了自由曲面光学系统的优化.由于旋转对称结构和非旋转对称结构产生照明偏差的原因不同,采取不同的优化策略进行优化.对于旋转对称结构,基于二次B样条建立参数化模型.由于初始面形不存在法矢偏离,直接进行基于非序列光线追迹的优化.对于非旋转对称光学系统,基于双三次B样条建立参数化模型.首先基于面形点处实际法矢与理想法矢的偏离构建评价函数,采用模式搜索算法进行初步优化,以减少该法矢偏离,初步改善照明效果.再以初步优化的结果为基础,基于照度均匀性和能量利用率构建评价函数进行优化.结合初始面形结构设计方法与该优化方法,形成了一套有效的自由曲面照明光学系统设计方法,通过理论模拟与实验分析验证了该设计方法的可行性.
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