侧入式平板灯的结构与光学设计

摘要

目前，随着LED照明产业的发展，以及中国城市化进程的推进，室内照明灯具的应用市场将会越来越大，其中侧入式LED平板灯以其外形超薄、发光面大、出光均匀柔和等优点深受大众喜爱。但是，侧入式平板灯存在的结构笨重、出光均匀度较低及成本较高等方面的问题阻碍了其发展，本文将针对平板灯存在的这些问题对其展开研究与设计。
　　首先，本文探讨了侧入式平板灯的光学原理，位于平板灯侧面的LED光源发出的光线耦合进入主要光学部件导光板，由导光板下底面的网点结构破坏入射光线的全反射而使光线由导光板正面出射，网点的分布决定着导光板表面出光的均匀度；本文根据光源位置的不同分别推导出了网点分布的计算公式，包括当光源位于导光板单侧或者对称两侧时网点分布的计算公式，以及当光源位于导光板相邻两侧或者四侧分布时网点分布的计算公式；并介绍了用于导光板网点设计的光学软件TracePro，以及网点的设计和优化过程。
　　其次，本文基于SMD贴片光源设计出LED平板灯结构，讨论了光源SMDLED，并基于SMDLED光源设计出用于300*300mm侧入式平板灯的导光板网点分布，利用光学软件TracePro对计算出来的网点分布进行模拟分析，根据模拟结果对网点分布进行优化使导光板表面的照度均匀度达到了81％；然后展示了侧入式平板灯的结构及其中主要部件光扩散板、反射纸及导光板，并基于此前的设计制作出了两种金属结构的侧入式平板灯，指出金属外框平板灯中存在着结构笨重安装麻烦、成本较高、均匀性和散热性能较差以及使用安全性能不达标准等问题，承上启下。
　　再次，根据金属外框侧入式平板灯中存在的问题，本文设计了一款基于片式光源的塑料外框平板灯；介绍了新型封装方式的片式光源，包括其封装流程以及其相对于传统光源的优势；然后基于片式光源设计出用于300*300mm侧入式平板灯导光板的网点分布，并完成网点的优化，优化后导光板表面的均匀性达到了89.5%；并基于此前的设计制作出了塑料外框平板灯样品。
　　最后，对制作出的导光板及平板灯进行光学检测；利用“九点测试法”对设计的两款平板灯导光板的均匀性进行检测，得出基于片式光源导光板表面照度均匀性远高于基于SMD光源导光板；利用光谱测试系统及分布光度计对制作的平板灯样品进行光学检测，得到基于SMD光源平板灯光效及照度略高于基于片式光源平板灯；分析模拟及实测结果，设计对比试验，得出当光源的出光角度为125°左右时，导光板表面具有最佳的照度分布；故采用片式光源制作平板灯解决了平板灯边缘的暗区情况，将会得到更加均匀、舒适、柔和的照明效果。总结塑料外框平板灯的优势，展望了其未来应用。

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1.绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

2.侧入式平板灯的光学原理

2.1导光板的基本原理

2.2导光板网点的分布理论

2.3光学仿真软件的介绍

2.4本章小结

3.基于贴片光源的侧入式平板灯的设计

3.1 SMD贴片光源

3.2基于SMD光源的导光板网点设计及优化

3.3基于SMD贴片光源的侧入式平板灯的结构

3.4本章小结

4.基于片式光源的侧入式平板灯的设计

4.1自散热片式COB光源

4.2基于片式光源的导光板网点设计及优化

4.3基于片式光源的侧入式平板灯结构

4.4本章小结

5.侧入式平板灯的检测及应用

5.1导光板均匀性的检测

5.2平板灯光度色度参数的检测

5.3结果分析及应用

5.4本章小结

6.总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献