冬季晴天侧采光光导管实验研究

通过实验研究了侧采光光导管的采光性能,测得白天的室内外照度。实验选择在冬季晴朗的天气进行,测得室外照度最大值为52900 lx,出现在12:05,最小值为396 lx,出现在16:50。室内70 cm高度处的平均照度最大值为129 lx,出现在13:35,最小值为0.47 lx,出现在16:50。采光系数为0.23％。实验表明光导管可以作为白天建筑物内的自然采光或辅助照明,并能取得良好的照明效果,是太阳能光利用的有效方式。     

基于白光发光二极管的室内可见光通信光源布局优化

传统基于照明的光源布局方式在室内难免会存在光照度不均匀现象,造成通信盲区效应,从而影响通信系统的可靠性。为了解决此问题,以4m×4m×3m房间为模型,在常用的室内光源布局模式下,采用光照度补偿技术,对其进行合理的布局优化,得出了一种由5个发光二极管阵列组成的光源布局方式,这种布局方式可同时降低系统功耗并提高光照度均匀性。为了兼顾可见光通信(VLC)系统的可靠性,采用室内接收平面的光照度标准差与通信中接收平面的平均误码率(BER)构建系统优化模型函数f(L,i),当f(L,i)达到最小值时可同时满足接收平面的照度要求和通信BER要求。仿真结果表明,当L=0.35m、i=0.025m时,f(L,i)取最小值,此时接收平面光照度的最小值为301.26lx,最大值为389.90lx,均匀度为93.24%,系统照度标准差为20.1,功耗为140.5 W,BER为6.39×10-7。所提系统可同时兼顾室内接收平面光照度分布的均匀性和通信的可靠性,为室内VLC光源布局提供了一种优化方法。     

太阳光室内照明装置的设计

提出一种由自动跟踪聚光装置采光,由大芯塑料光纤POF进行光传输而实现的太阳能室内照明系统。给出了系统的基本性能指标及部分测试结果。初步实验数据表明,在一般日照条件下,光纤灯对照明区域提供的照度数值符合使用要求。     

实现均匀照明的LED系统设计方法

针对医用无影灯的应用要求,提出了一种利用非球面透镜实现对目标平面均匀照明的方法。基于能量守恒定律得到光源出射角与目标面之间的关系,利用Zemax的宏语言编写优化操作数使透镜优化满足上述关系,在非序列模式中对结果进行模拟和优化,并分别对透镜的前表面三种情况进行模拟,提出并模拟了LED球面阵列,并分析了角度及距离的偏移对照明均匀度的影响。结果表明,1m距离处实现了直径为25cm的平面内的均匀照明,均匀度(平均照度/最大照度)达到96%以上;球面阵列的设计可以满足无影灯的光分布要求,照明深度达到1m。     

基于天空模型的公共场所照明智能控制

公共场所照明具有全天候、多应用、能耗大的特点。掌握任意时间的天空亮度分布情况是充分利用自然光、实现智能照明的基础。基于国际照明委员会（CIE）给出的天空亮度计算公式,建立自然光对公共照明区域产生的天空照度模型。引入数学和光学相关原理建立公共场所人造光和自然光的混合模型。利用改进蚁群算法求解模型,得出最佳的灯具亮度组合,实现舒适和及节能的综合最优。最后,选择典型的大跨度带天窗建筑物为采光对象,用实验仿真验证策略的有效性。     

基于模糊控制的采光控制策略仿真研究

随着人们生活水平的不断提高,我国电力供应日趋紧张,其中照明能耗占据了很大比重;因此,如何在保证室内照度的基础上,充分利用天然光,降低建筑人工照明能耗已经成为照明研究的主要方向;近年来,建筑信息模型(BIM)技术为推动建筑可持续发展的提供了巨大的支持,通过绿色建筑技术量化建筑采光性能,将自然光合理的引入室内,从而减少人工照明所产生的用电能耗;在此基础上,制定了基于模糊控制的百叶窗控制系统,通过单模糊控制与双模糊控制效果的对比,最终输出合适的百叶窗开度,在天然光不足的情况下使用辅助人工照明并调光,最后以南京某办公楼为例,通过ecotect软件进行仿真,分析了一年四季的节能情况,得出节能率;结果证明,控制系统取得了一定的节能效果。     

基于同步多曲面法的发光二极管机器视觉照明设计

提出一种无需特殊封装结构光源,采用封装类型为表面贴装型,或板上芯片封装型的普通照明用发光二极管光源的照明子系统.为了使新照明系统在切换具有不同光色普通照明用发光二极管光源时使用同一个匀光系统(可保证被照面照度均匀度),根据非成像理论中的边缘光线原理,使用同步多曲面法设计了通用型匀光光学系统。该系统可以在保持光学系统固定的前提下进行多种照明光源的替换,无需经过匀光设计的特殊结构光源,保证了目标面照度均匀度,并扩展了照明子系统的光色范围.多组蒙特卡罗光线追击仿真对比表明,新系统所使用光源只要满足透镜设计针对光源尺寸的需求,满足尺寸要求的普通照明用光源即可集成入系统使用,不会因为被照面照度不均匀导致的辨别度下降,因而适用于对能量利用率要求不太高,但对目标面照度均与度有较高要求的机器视觉照明系统.     

Application of PWM dimming based on Grassmann optical model北大核心CSCD

针对发光二极管（light-emitting diode,LED）光源颜色和光通量精准调控难度高,在生产应用中,调控操作需在电脑等设备上进行的问题,基于格拉斯曼颜色混合定律,结合脉宽调制(pulse width modulation,PWM)调控LED的特性,建立表示PWM与LED照度关系的数学模型,以STM 32微控制器为核心设计了三基色LED调光调色系统。对系统分别进行单色、双色和3色的混光照度实验,数字照度计的测量值与光照数学模型的理论值对比结果表明,该系统在0~370 lx区间内系统的光源照度误差≤4%,合成光色共16 777 216种,且对光源颜色和光通量的调控操作可直接在系统上完成,无需接入其他设备,减少了操作流程,满足工业视觉检测、农作物补光照明和文化旅游对光源颜色和照度的需求。     

微型曲面发光二极管阵列照度一致性研究

为提高微型曲面发光二极管(LED)阵列在显示及照明使用方面的舒适度,针对微型曲面LED阵列照度分布的均匀性问题进行研究.采用TracePro光线追迹法分别计算了柱面显示阵列及球面照明阵列的照度分布.计算结果表明,曲面弯曲半径R和光源辐射参数m是影响柱面阵列照度分布的主要因素.通过合理排布阵列像素单元位置,可以增强器件显示均匀度,提高能量利用效率.10×10柱面LED阵列最大平坦化照度均匀度为90.5%.对球面环形阵列照度分布计算结果表明,单环形LED阵列照度均匀性与像素数量无关.影响球面多环LED阵列照度分布的参数主要包括环线分布系数K、环法线与第一环阵列光源法线夹角(?)_0及各环线像素光通量之比φ.以双环LED阵列为模型进行计算,获得最大平坦化照度均匀度为94.8%.调整球面多环阵列位置参数可实现不同照度分布模式.实验对比了微型LED像素单元夹角θ分别为13°,15°和17°时的照度分布,实验结果与理论计算较为一致.本文取得的理论与实验结果可以为微型曲面LED显示及多模式智能照明设计提供参考.     

微光ICCD参数校准装置的弱光均匀光源系统

在微光ICCD参数校准装置中,为了获得分辨力、信噪比、最低照度及像面均匀性等参数测试中光源输出不同光照度,需要大动态范围积分球微弱光均匀光源。通过对传统的光源结构以及存在的局限性进行分析,根据微光ICCD综合参数测试中对光源照度的不同要求,设计了弱光均匀漫射光源系统。光源系统采用双积分球模式,利用楔形渐变光阑及可变孔径光阑实现在色温恒定下照度的连续变化,形成不同照度范围的均匀漫射光源,对微光ICCD参数校准装置的弱光均匀漫射光源照度输出范围及均匀性进行了测量,得到该光源的出射光照度范围为（10-7～103）lx,出射光照度均匀性优于98%,光源满足微光ICCD性能参数测试的要求。