(完整word版)基于Matlab仿真的大、小功率LED阵列光照度分布对比研究.pdf

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1、基于 Matlab 仿真的大、小功率LED阵列光照度分布对比研究提纲:1.回顾基于Matlab 仿真的 LED阵列光照度分布研究的历史和小功率仿真的情况(100字);2.仿真的方法,模型的建立与参数调试,突出两种LED最大排列间隔的计算(3,400字);3.仿真实验过程与结果(400 字,插图约12 幅,2 页左右);4.讨论与结论要强调对实际工作的指导意义(300 字)。正文1.引言LED应用于照明领域具有高效率,节能环保,使用寿命长和响应时间短等诸多独特优点。由于其优点突出,利用 LED作为发光单元的灯具已经广泛地应用于各个照明领域。然而,对于 LED阵列的光照度分布的仿真研究却报道不多。

2、福建师范大学的胡海蕾等1 以及河北科技大学的吴淑梅等2 均对该领域做了初步的研究探索。以往的研究对象仅仅局限于小功率LED,那么对大功率的LED而言又会有什么特点呢?本文将使用Matlab工具对大、小功率LED各自的光照度分布特点做些比较。2.模型建立与参数讨论2.1.LED 的选取本仿真选用飞利浦公司的LXK2-PWW4-T00(Lunxeon K2 worm-white),该 LED在 1000mA测试电流下典型的光通量为80 流明,功耗约为3 瓦,其空间光强分布如图1 3。图 1 LXK2-PWW4-T00的空间光强分布图 2 LED远场照射空间光强分布示意图通常情况下,LED单元所照射

3、的目标距离比起自身直径要大得多,因此可以将LED单元简化为一个有一定空间光强分布的点光源。其空间光强分布示意如图2 1。从图 1 可以看出,该LED的光强分布不是一个理想的余弦分布,该分布可以表示为mIIcos)(0当2/1时,021)(II,即)ln(cos2ln21m当 LED照射到与其光轴方向垂直的平面时,在该平面上的光照度分布与LED的空间光强分布近似,即mrErEcos)(),(0式中 r 为 LED与该平面之间的距离,变换坐标得222220)()(),(mmzYyXxIzzyxE代入 LXK2-PWW4-T00 的1/270可以求得0.646m。根据文献 1,对于小功率LED而言1

4、/27.5则81m。2.2.LED 的排列分布由于 LED是一种非相干光源,因此两个LED对平面上某一区域的光照度为其单个的叠加(多个 LED同理叠加),则有22222222220)2()2(),(mmmzydxzydxIzzyxE式中 d 为两个 LED之间的距离。对于小功率LED的情况,由于其视角(通常为15 度)过小,因此要考虑两个LED单元之间的距离d 增加到多大时,原点附近的区域的光照度不至下降很多。根据文献1的计算md0218.0max。从文献 2的仿真结果来看,d 的取值最大确实为0.0218m,如果 LED间的距离继续增大,中间将会出现暗区,影响照度的均匀性。但是对于大功率的L

5、ED,由于其光强较 强同时视角可达140 度3,故两个单元并排之后会使得放置中心的总光强有所增强。文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:

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11、 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7文档编码:CQ8Z5U4K1E6 HU1P8I10B3G2 ZE4B2O1Y3S7LED单元重合放置d=0m LED单元放置距离d=0.1m LED单元放置距离d=0.25m LED单元放置距离d=0.5m 图 3 LED 单元的不同放置距离对中心

12、光强的影响从上述的仿真结果来看,随两个大功率LED单元放置距离的不同,在放置中心的总光强也有所不同。总的来说总光强是随着放置距离增大而减小的。一方面尽可能提高利用率,另一方面考虑到便于散热等实际应用条件,本文取两个大功率LED单元的间隔d=0.1m 作为仿真参数。3.相近功率条件下的对比仿真结果及分析本实验采用matlab7.0软件进行仿真。为了使模拟的结果更加符合实际的应用情况,我们选定总功率相近条件下两种不同功率的LED采用排列方式的情况进行仿真分析。3.1 矩形阵列的大、小功率LED的光照度分布比较选取 16 个 3W的大功率 LED单元形成相互间隔为0.1m 的 44 矩阵,总功率为4

13、8W。与之对应,选取 784 个小功率LED阵列为相互间隔为0.0218m 的 2828 矩阵,总功率为0.06W784=47W。光源与被照射面的距离分别取3 米和 1 米,对被照射面的光照强度进行仿真。文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10

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20、2H3Y10 ZX5N8V9E1U8仿真的结果如图4 和图 5。小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径图 4 灯距离被照射面为3 米时大小功率LED照度分布比较文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10

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27、码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径图 5 灯距离被照射面为1 米时大小功率LED照度分布比较3.2 圆形阵列的大、小功率LED的光照度分布比较选取 12 个 3W的大功率 LED单元形成 半径为 0.1m 的 44 矩阵,总功率为 36W。与之对应,选取598 个小功率LED阵列为相互间隔为0.0218m 的 2828 矩阵,总功率为0.06W598=35.9W。光源与被照射面的距离分别取3 米和 1 米,对被照射面的光照强度进

28、行仿真。仿真的结果如图6 和图 7。小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U

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33、H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y1

34、0 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径图 6

35、灯距离被照射面为3 米时大小功率LED照度分布比较小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编

36、码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10

37、P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9

38、Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6

39、O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3

40、Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX

41、5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E

42、1U8图 7 灯距离被照射面为1 米时大小功率LED照度分布比较3.1 球面阵列的大、小功率LED的光照度分布比较选取 8 个 3W的大功率LED单元形成 相互间隔为0.1m 的 44 矩阵,总功率为24W。与之对应,选取 400 个小功率LED阵列为相互间隔为0.0218m 的 2828 矩阵,总功率为0.06W400=24W。光源与被照射面的距离分别取3 米和 1 米,对被照射面的光照强度进行仿真。仿真的结果如图8 和图 9。小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径图 8 灯距离被照射面为3 米时大小功率L

43、ED照度分布比较文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1

44、U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码

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46、1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z

47、3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O

48、3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y

49、10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8小功率 LED中心光照度值小功率 LED光照度值下降一半的半径大功率 LED中心光照度值大功率 LED光照度值下降一半的半径图 9 灯距离被照射面为1

50、米时大小功率LED照度分布比较4.结语文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y10 ZX5N8V9E1U8文档编码:CQ10P1Z6T9Z3 HO6O3H2H3Y1

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