LED照明白光的设计及建模_电子论文

(LED照明白光的设计及建模 毕业论文 99页 33031字包括开题报告文献综述任务书外文翻译程序电路图答辩记录等）

摘要：随着发光二极管（LED）制造工艺的不断进步和新型材料(氮化物晶体和荧光粉)的开发及应用，为白光LED的出现奠定了基础。目前，采用LED实现白光的方案主要有两种：一种是红（R）、绿（G）、蓝（B）三色LED发出的光混合成白光，我们称之为RGB-LED光源；另外一种是由LED发光，激发荧光粉产生白光。RGB白光法相对于荧光法来说，其显色性较好，且无辐射，利于环保。本文从单色LED光谱特性出发，研究了RGB LED白光照明模块的颜色分布，并对其均匀性作了评价。
首先，本文简要介绍了白光LED的发展现状及RGB LED混合白光需要解决的问题；其次建立了RGB LED的颜色分布计算模型；最后设计了几种不同几何结构排列的RGB LED光源模块，通过改变几何结构中角度（内角或中心角等）、不同颜色LED的排列次序，利用Matlab软件编程，模拟以及仿真得到这些光源模型相应的光源颜色分布，并评价其颜色均匀性，进而得到最佳几何排列结构的RGB LED光源模块。
关键词：白光LED；颜色均匀性；三基色

Modeling and Design of the White light Source based on Light Emitting Diode

Abstract: With the light-emitting diode LED manufacturing process of continuous improvement and development of new material (Nitrogen and phosphor crystals) and applications, the LED of white light source semiconductor solid performance and continuous improvement into the practical stage. At present, there are two main programs to achieve to white light source with LEDS: One is the red, green, blue three-color LED sent mixed into the white light, we call it RGB-LED light source; The other is stimulating phosphors produce white light by LED luminescence. in regard to fluorescence, the color of RGB white light source is better, and no radiation, conducive to environmental protection. At this article, from the spectral characteristics of monochrome LED, the color distribution of the RGB LED white lighting module is researched, and the uniformity were evaluated.
First of all, the paper gave a briefing on the development of white LED and the problems need to addressed of RGB LED mixed white lighting; Then established colors distributed computing model of the RGB LED white lighting module; Final designed a number of different geometric structure of the RGB LED light source module, by changing angles (interior angle or the angle Centre) of the geometry and the LED colors with different priorities, programmed by using of Matlab software, simulated the color distribution correspond to such light source models. And evaluated their color uniformity and then got the best geometric structure with the RGB LED light source modules.
Keywords: White light emitting diodes; Uniformity of color; Trichromatic
Classification: TB133

目次

摘要 ………………………………………………………………………………………...I
目次 ……………………………………………………………………............................Ⅲ
第一章绪论 ……………………………………………………………………………..1
1.1 白光LED简介 …………………………………………………………………………………..1
1.1.1 白光LED的优点 …………………………………………………………………………….1
1.1.2 白光LED原理及形成方法 …………………………………………………………………1
1.1.3 白光LED照明光源国内外现状 …………………………………………………………..5
1.2 RGB-LED混合白光的优点及需要解决的问题 ……………………………………………6
1.3 本论文的主要工作内容 ……………………………………………………………………...7
第二章色度学理论知识 ………………………………………………………………..8
2.1 人眼的光谱光视效率和颜色视觉特性 ……………………………………………………8
2.2 色彩光学混合理论（三基色混合原理） …………………………………………………9
2.2.1 颜色及其分类 ………………………………………………………………………………..9
2.2.2 颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律 …………………………………………………...10
2.2.3 颜色方程式及颜色匹配实验结论 ……………………………………………………...11
2.3 色度计算方法 ………………………………………………………………………………...11
2.4 均匀色品坐标和色空间 …………………………………………………………………….14
第三章 RGB-LED白光光源的色差分布模型 ………………………………………….16
3.1 单个LED模型参数分析 …………………………………………………………………….16
3.2 RGB LED白光光源模型色差分析 …………………………………………………………17
第四章不同RGB-LED光源模型颜色均匀性的研究 ………………………………….20
4.1 八边形RGB-LED光源模型色差分析 ……………………………………………………...21
4.2 长方形RGB-LED光源模型颜色均匀性分析 ……………………………………………29
4.3 正方形RGB-LED光源模型颜色均匀性分析 ……………………………………………34
结论及改进 ………………………………………………………………………………40
参考文献 …………………………………………………………………………………41
附录A……………………………………………………………………………………...43
作者简历…………………………………………………………………………………..44
学位论文数据集…………………………………………………………………………..45

第一章绪论
1.1 白光LED简介
1.1.1 白光LED的优点
白光LED 照明是绿色照明产品，具有节能、环保、安全、可靠等重要的优点，还具有小型化、长寿命、平面化、可设计性强等特点：
1) 节能：固体冷光源光效高，目前达到50lm/W,预计最终可以达到200lm/W。现在大部分家用照明灯具采用白炽灯作为光源，白炽灯的光效为8lm/W,而现在白光LED 的光效可以达到50lm/W,消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。按国家统计数据，照明用电约占我国全部用电量的12%。2003年，全国照明用电共2292亿度。按照每年增长5%计算，到2010年，照明用电可达3225亿度以上。假如到2010年有三分之一以上的白炽灯被固态照明技术所取代，那么一年可节约照明用电1000亿度。
2) 环保：由于采用电致发光的原理，不存在有害金属汞污染问题，废物可以回收。白光LED属于冷光源，发热量低，且无热辐射。
3) 安全：LED 使用低压电源，供电电压在6～24V 之间，比使用高压电源更安全，特别适用于公共场所。
4) 可靠：坚固、耐震、耐冲击不易破，光源稳定性能好，亮度减半的寿命可以达到10万小时,即10年以上。
5) 适用性：体积小、重量轻，每个单元LED 小片是3～5mm 的正方形，所以可以封装成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。
6) 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级，可以高频操作。
7) 颜色：现在已经制得全部可见颜色的器件。可以通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红、黄、绿、兰、橙多色发光。改变电流可以变色，如小电流时为红色的LED随着电流的增加，可以依次变为橙色、黄色，最后为绿色。
目前，除了白光LED 之外，其他色系的LED技术已相当成熟，不论在发光效率、产品寿命还是在价格上都具有相当的竞争力，与其他灯具比将更省电且不易坏，节省许多维修成本。

LED照明白光的设计及建模

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