LED路灯光度性能测量方法的研究

论文摘要

LED光源是人类照明史上的一次新革命，是实现绿色照明、节能照明的关键技术，其中LED在道路照明上的应用是实现节能减排的关键步骤之一。作为一种新型光源，LED在其光度性能上与其它光源有着较大的差异，如何对LED路灯在光度性能方面进行科学的评价，是目前照明领域面临的一大课题。其中对于LED路灯的光度性能测量方法的研究尤其是如何正确的测量其空间光强分布是当前一个研究热点。本文围绕光度学测试方法的研究，利用分布式光度计，通过对传统测量方法分析、建模和实际测试，提出了改进的LED路灯光度性能测量方法，分别在测量数据处理和测量仪器控制方法两方面提出了新的见解。首先结合灯具光度性能测量原理，分析了卧式分布光度计和立式分布光度计之间的区别和联系。通过分析国内外路灯测量方法确定了路灯光度特性中各参数的计算方法，对测量系统进行了建模。根据建立的模型确立了路灯光度性能测量过程中每一步的操作步骤和操作要求，总结出路灯光度性能测量方法的工作流程。在理论分析的基础上结合LED光源配光特点详细比较了LED路灯和传统路灯之间的区别和联系，经分析得出采用传统测量方法测量LED路灯的光度性能时会出现计算误差的原因，进而总结出针对LED路灯的误差修正方法。为了验证所提出误差修正方法的可行性，开发了LED路灯光度学数据处理软件，并应用该软件对几款LED路灯的光度学特性测量结果进行了实验验证。为了提高分布光度计转台的旋转分辨率和旋转精确度以保证光度学测量的准确性，提出了一套提高分布光度计转台旋转分辨率和旋转精确度和的控制方案。该方案采用微型计算机作为用户接口和上位控制器，ARM9嵌入式控制器作为下位控制器，上下位控制器通过以太网实现控制指令和数据的传输。通过以上结构实现对分布光度计转台两个旋转轴上的伺服电机的控制，提高了分布光度计转台的性能，并通过实验验证了该种控制方案的可行性。本文的研究结果对于LED路灯光度学特性的评价和改善具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 路灯光度学测试方法的发展与现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 路灯光度学参数及测量方法
• 2.1 路灯的光度学参数
• 2.1.1 总光通量
• 2.1.2 发光强度
• 2.1.3 照度
• 2.1.4 配光曲线
• 2.1.5 等光强曲线图
• 2.1.6 灯具效率
• 2.2 路灯的光度学特性测量原理
• 2.3 路灯的光度学特性测量仪器
• 2.4 路灯测量方法的现状
• 2.4.1 CIE 70-1987
• 2.4.2 整体式 LED 路灯的测量方法
• 第三章 LED 路灯光度学测量方法的改进
• 3.1 LED 路灯光度学测量误差
• 3.1.1 LED 路灯与传统路灯之间的区别
• 3.1.2 测量误差的产生原因
• 3.2 测量误差与 LED 空间位置之间的关系
• 3.2.1 LED 路灯简化模型
• 3.2.2 LED 在空间中的定位
• 3.2.3 LED 与照度探头之间的位置关系
• 3.3 测量误差与空间光强分布之间的关系
• 3.4 误差修正软件的开发
• 3.4.1 软件功能
• 3.4.2 误差修正程序的设计
• 3.5 实验验证
• 3.6 本章小结
• 第四章 分布光度计控制系统的改进
• 4.1 LED 路灯对分布光度计的要求
• 4.2 传统分布光度计控制系统的局限
• 4.3 总体改进方案
• 4.4 嵌入式控制器
• 4.4.1 硬件
• 4.4.2 以太网控制器控制程序
• 4.4.3 简易 TCP/IP 协议栈
• 4.4.4 伺服电机加减速运动控制逻辑
• 4.4.5 对伺服电机加减速运动控制逻辑的检验
• 4.5 上位机控制软件
• 4.5.1 软件结构
• 4.5.2 参数数据库
• 4.5.3 状态转换逻辑
• 4.5.4 上位机软件用户界面
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间的科研成果