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1、摘 要摘 要LED台灯和我们的日常生活的联系越来越紧密。众所周知，LED就一种半导体PN结发光源。精细的LED，必须有高性能灯的内部的结构技术。因此设计一个高亮度、大视角并且稳定、均匀出光的LED台灯是非常重要，LED作为新一代的绿色光源，具有传统光源无可比拟的优点，环保节能，在照明领域的应用将会更加普及，在环境保护和节约能源方面具有深远意义。对LED台灯做系统的结构分析，通过结构单元的设计，先把把台灯重要的组成部分确认尺寸和规格，采用模拟设计的方式建立模型。再通过TracePro软件进行常规光学分析、设计照明系统、分析辐射度和亮度，并结合真实固体模型对模型体进行仿真模拟和光学分析。查看照度图
2、和坎德拉图得出灯珠的反光杯，在上下口径的尺寸相差量和大小要比较小。阵列的分布应该满足中心对称图形，使每一颗灯珠都相互的对应。透镜应该选择非球面透镜，球面透镜的效果一般。在发光源表面和模拟桌面的距离应该满足国家标准参数。关键字：LED台灯，直插式，Tracepro，透镜 IABSTRACTABSTRACTContact LED desk lamp and our daily life, more and more closely.It is well known that the LED is a semiconductor PN loving light source.Fine LED, mu
3、st have a high performance structure technology inside the lamp.So to design a high brightness, big Angle and stability, uniform light LED desk lamp is very important, as a new generation of green LED light source, a traditional light source incomparable advantages, environmental protection and ener
4、gy saving, application in the field of lighting will be more popular, has profound significance in environmental protection and energy saving.Structure of LED lamp do system analysis, through the design of the structural unit, the important component of the first to put the desk lamp to confirm size
5、 and specifications, with the method of simulation design model is established.Again through TracePro software for regular optical analysis, design, lighting system, analysis of radiant emittance and brightness, and combined with real solid model to simulate the model simulation and optical analysis
6、.View the illuminance diagram and the candela figure of lamp bead reflection cup, in the dimensions of the upper and lower diameter difference quantity and size to be smaller.Array of distribution should meet center symmetric figure, make each lamp bead corresponding to each other.Lens should choose
7、 aspheric lens, the effect of the spherical lens. The distance on the surface light source and simulate the desktop should meet the national standard parameters.Key Words: LED table lamp, hole LED lamp,Tracepro II目录目录第1章 课题整体框架11.1 课题任务11.2 课题要求11.3 研究意义1第2章 设计方案22.1 仿真软件简介22.1.1 Tracepro 简介22.1.2 仿
8、真流程图3第3章 实现功能53.1 实现功能描述 53.2 选型及建模 63.2.1台灯底座63.2.2 台灯颈部63.2.3 灯罩73.2.4 接收面93.2.5 模拟桌面10第4章 设计与实现114.1 设计中遇到的重点与难点114.2 设计决方案114.2.1灯珠的建模及设计114.2.2灯珠阵列建模及设计154.3 实现展示（附上仿真图或实物照片）23第5章总结26参考文献27致谢28 III第1章 课题整天框架第1章 课题整体框架1.1 课题任务1、设计直插式LED灯珠的结构2、LED台灯的实体外观的结构3、灯珠的阵列分布排列设计1.2 课题要求光源：光通量达到60lm照度要求：最大
9、照度到达300lux,光出射效率为90%。指定区域的照度平均达到190lux,最大值为310lux。反光杯尺寸：顶端主半径与底端次半径相差连不大于0.2mm,高度为不大于2.5mm配光： 最大光强为50cd1.3 研究意义针对与现代人的生活习惯，在夜晚会学习对自己感兴趣的知识书籍或者会处理一下上班时没有及时处理的一些文件和信息。来缓解一下自己在平时工作中的压力。因此在夜晚工作就需要一个比较合适的台灯照明工具。现在对于LED台灯比较适合，对于性价比都是比较领先的，LED台灯在满足人们对光亮度的需求，也给与人们一个适合的照明环境，保护人体的眼睛视力，把伤害降到最低情况，做出让人体眼睛在夜晚能像白天
10、自然光照射的情况下的视角效应。并把色温控制到冷色位置，让人们在长时间高亮度的工作下，减轻自己的疲劳度。LED照明又称固态照明，作为继白炽灯、荧光灯后的第三代照明技术，具有节能、环保、安全可靠的特点，固态光源是被业界看好的未来十年替换传统照明器具极具潜力的新型光源，代表照明技术的未来。发展新固态照明，不仅是照明领域的革命，而且符合当前政府提出的“建设资源节约型和环境友好型社会”的要求。1第2章 设计方案第2章 设计方案2.1 仿真软件简介2.1.1 Tracepro 简介TracePro是美国Lambda Research Co所开发的一套光学仿真软件，是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐照度分
11、析及光度分析的光学仿真软件。与其它的光学设计软件相比，TracePro既具有真实立体模型的建模方法，又兼具强大的光学分析功能。尤为可贵的是，它是第一套以符合工业标准的ACIS(立体模型绘图软件)技术为核心的光学软件。到目前为止，Lambda Research Co.已经推出TracePro的四种版本，如下所述。Rc：只能模拟反射式照明系统；Lc：可以分析较少量组件数与光源数的发光及照明系统；Standard：标准配置，可分析大部分照明及光学系统；Expert：增加RepTile（鳞甲）功能，方便设计多且重复的物件(Object)，如菲涅耳透镜（Fresnel Lens）。其中，RepTile是
12、TracePro的一个特别算法，能定义数千甚至数百万表面的特性。此算法能很快的定义表面任一区域，从点、到棱镜、到Fresnel等结构，来漫射、反射或折射进入的光线。Reptile的独特性能，在于当光线切入表面时，所计算的是“动态(oN the fly)”表面；而正因为所创造的是动态的表面，所以RepTile的几何架构并不会存成CAD表面的形式。这样可以节省大量档案空间以及处理光线与数百万表面相切的时间。使得TracePro得以数分钟而非数天的时间来分析背光系统。TracePro具有广泛的应用领域能模拟所有的类型的显示系统、照明系统，从背光到前光、光管、光纤以及LCD投影系统，目前广泛应用于汽车
13、照明系统（前头等、尾灯、内部及仪表照明）、望远镜、照相机、红外线成像系统、导光管、投影显示系统、背光源系统等。设计一个照明系统，首要任务是建立一个实体模型，TracePro跟3D实体模型的兼容性非常的高，可以将Auto CAD、Mechanical Desktop、CADKEY等机械制图软件设计的模型直接导入，也可从非ACIS内核的光学设计程序（OSLO、ZEMAX、Code V等）导入光学镜头。除此之外，你也可以自己创建一立体模型，TracePro自带的建模功能，可以建立块，柱，锥，球面和薄板，也允许你建立在光机一体机中常见的光学元件，如菲涅耳透镜（Fresnel lens），反射体（ref
14、lector），灯管（tube）等。一些非规则的复杂模型，可通过布尔运算建立，布尔运算包含：相交，相减，联合。通过Sweep（填充延伸）和Revolve（旋转）命令对可以模型进行修改。不仅如此，TracePro还具有强大的物件(Object)编辑功能，移动、选装、缩放、剪切、复制、粘贴、插入等操作都非常方便直观，操作风格与Windows基本相同。作为光学仿真软件，实际物体与仿真结果中的光线的分布与光强一致或基本相同，才有实际意义。TracePro用“普适光线追迹”技术来追迹光线，这种技术允许你引入光线到一个模型，而在物件和表面相交处并没有引起额外的损失。在每个交点，个体光线遵从吸收、反射、折射
15、、衍射和散射定律。符合实际的光路走向，使所设计的模型都能正确的分析出来。TracePro同时还具有强大的光学分析功能。分析菜单提供多种方法来显示光线追迹数据。Displaying Rays（显示光线）和Ray Sorting（选择光线），让你观察数据是否是你期待的结果。Irradiance Maps（光照分析图）、Ray Tables（入射光线表格）和Polarization Maps（光偏正分析图）提供每一个表面的模拟结果。Candela Plots（光强分布图）显示模型中光线数据的角度分配。Volume Flux Viewer（光通量）能够观察模型内部的流量分布。Reports Menu（报告菜单）帮助你完成分析光线数据和模型的多种报告形式。Tools(工具)菜单包括附加的功能来帮助你完成光线追迹结果。台灯底座、颈部、灯罩、模拟桌面、指定区域2.1.2 仿真流程图建立元件对灯罩部分的灯珠外体的材料设置、反光杯表面材等质、等设置光学材料建立模型进行表面光源的设置，选用三种波长的光进行合成白光波长分别为（0.4358,0.5461,0.7）单位为UM，定义光源参数把之前建立的几种模型进行光线追迹。光线追迹优化模型进行光照度分析、光强分析。并得出模型的结论进行改进，优化选择。分析
