1、开题报告模板

1 1 开题报告模板 开题报告模板 华中科技大学文华学院学生毕业设计 论文 开题报告学生姓名李 艳学号070105011110学部 系 信息科学与技术学部专业年级07级 光信1班设计 论文 题目基于TracePro的LED阵列照明光源仿真 指导教师尹娟娟 一 设计 论文 选题的依据 选题的目的和意义 发展背景 该 选题在国内外的研究现状及发展趋势 等 1 LED研究的目的和意义LED在照明应用中 因其具有节能 寿命长 环保 体积小 响应速度快 可靠性高 调控方便等诸多优点 正作为一种新型照明光源并获得越来越广泛的应用 LED在照明领域的应用越来越广是无可置疑的 其节能 环保的优势 很明显 由于单个LED的发光量很小 照射范围很有限 真正的应用都是多个 发光二极管组合应用 即形成LED阵列 LED阵列排列是LED照明光源设计的关键 不同的LED阵列排列 照明 效果有很大的区别 本研究将用Tracepro软件仿真LED阵列不同排列时的照明效果 使设 计人员在照明器制造出以前就可以分析其光学特性是否符合照明标 准 提高了设计的速度 准确性和经济效益 LED的迅猛发展和广泛应用促进了半导体照明系统的发展 但LED光源目前仍有着光输出低发散角大的光学特性 这些特性使LE D往往不能直接应用于照明 而需要合适的照明系统以满足指定的照 明要求 计算机视觉作为一种工程和仿真程序的重要方法已经得到了全球的 公认 而作为一名现代的大学生有必要掌握一到数种计算机仿真设计软件 这也正是我选择 基于TracePro的LED阵列照明光源仿真 这个设 计题目的一个主要原因 2 LED国内外研究现状及发展趋势发光二极管 英文名称Light Em itting Diode 简称LED 是一种电致发光的半导体发光器件 1965年美国Monsanto公司和HP公司生产出红光LED发光灯 使LED正 式进入市场 1968年研制成功红橙黄光LED 1971年业界推出绿光裸片LED 1992 年日本Nichia公司首次研发出蓝光LED 红绿蓝三色LED按不同的比例混合 可以呈现出自然界美丽的画面 在LED色彩不断丰富的同时 LED的发光效率也在飞速发展 第一只 红光LED的光通量只有千分之几个流明 发光效率约为0 1流明每瓦 1968年红橙黄光LED的发光效率达到1流明每瓦 八十年代其发光效 率达到10流明每瓦 近几年来LED的发光效率更是达到几十上百流明 每瓦 1996年日本Nichia公司推出白光LED 从此 LED进军照明领域 随着LED的工业化生产速度不断加快 规模不断扩大 在制造工艺 亮度 效率 色彩等方面都取得了实用化的进展 使LED受到越来越 多人的青睐 发光二极管具有体积小 价格低 重量轻 电压低 电流小 亮度 高 发光响应速度快 驱动电路简单等优点 它采用环氧树脂等材料密封 结构牢固 抗震性好 使用寿命长达1 0万小时 要比荧光灯长10倍 比白炽灯长100倍 在环境保护方面 用发光二极管替代荧光灯 避免了荧光灯管破裂 溢出汞的二次污染 由于LED具备如此众多的优点 使其应用范围越来越广 目前LED主 要应用于三大领域显示 照明和功能辐射领域 LED显示屏是八十年代后期全球迅速发展起来的新型信息显示媒体 它利用发光二极管构成的点阵模块或像素组成大面积显示屏幕 具 有可靠性高 使用寿命长 环境适应能力强 价格性价比高 使用 成本低等特点 受到客户的青睐 现在仍以比较迅猛的势头发展 据统计仅xx年 中国LED显示屏市场需求额就达到40 5亿元 比xx 年增长25 1 这其中全彩显示屏需求额达到17 1亿元 占整体 市场的42 2 xx年春节联欢会的舞台设计也大量使用了LED全彩色显示屏 使得舞 台美伦美奂 北京奥运会开幕式也大量使用LED彩色灯和全彩显示屏 气氛烘托效果一流 LED在照明领域也具有十分诱人的前景 LED发光效率高 电压低 节能效果好 美国能源部计划从xx年到20 25照明用电节省29 约合1250亿美元 中国每年的照明用电量约占总发电量的12 如果能通过半导体照 明将照明用电量降低30 每年甚至能为国家节省一个三峡工程的 发电量 根据中国光学光电子行业协会光电器件分会的初步统计 我国xx年L ED产量达200亿只 年增长率为25 其中超高亮度LED约为50亿只 增长率达到50 LED正逐渐代替白炽灯和荧光灯 成为照明领域的主力军 LED被寄予厚望成为显示和照明领域中的主流产品 因此各国政府都纷纷出台相应的半导体照明计划 以推动LED在普通 照明领域的应用推广 日本在1998年最先制定了 21世纪光计划 美国于2000年启动了 国家半导体照明研究计划 欧盟也在2000年设立了 彩虹计划 还有韩国在xx年推出了 氮化嫁半导体开发计划 我国早已将LED确定为31项 国家鼓励发展的电子产品 之一和20种 鼓励商投资的电子产品和技术 之一 要求重点予以发展 并于xx 年正式启动了 国家半导体照明工程 列入国家科技攻关重大项 目计划 LED产业最诱人的前景也许还不是目前看到的应用 目前国际上普遍的看法是 光电子技术是2l世纪的尖端科技 如果将2l世纪具有代表意义的主导业排序 第一是光电子产业 第 二是信息通信产业 第三是健康和福利产业 LED正是光电子产业中最重要的光电子材料和组件 是整个光电子产 业的基础 采购科学界预测 到xx年 以光电子信息技术为主导的信息产业将 形成5万亿元的产业规模 xx年至xx年 光电子产业可能会取代传统 电子产业 成2l世纪最大的产业 并成为衡量一个国家经济发展和 综合国力的重要标志 3 国内外LED照明效果仿真软件现状目前世界各国在大功率LED实际 应用方面尚处于尝试阶段 实际工程经验相对较少 如何在LED灯具 应用前 量化地模拟其各项功能和指标 一直是各研究机构探索的 问题 在量化L王D照明效果方面 很多国家的研究人员都做出了不 懈努力 并取得了大量成绩 其中最显著的划时代性进步当属美国LambdaResearch公司研制的Tra cePro软件和高等系统分析程序ASAP Advanced SystemAnalysis Program TracePro是进行传统光学分析 设计照明系统 分析辐射度和光度 的软件 可应用于照昵系统 LED LCD BackLighting 前头灯 刹车灯 导光管与多模光纤 生物薄膜分 析 光机构分析 望远镜 照相机 红外线成像 积分球 光谱仪 投影系统 杂散光分析 薄膜分析 以及医学相关研究 同时Trac ePro也是第一套以符合工业标准的AcIS 固体模型绘图软件 为核心 发展出来的光学软件 与3D实体模型的兼容度非常高 同时 此软 件采用的光线计算方式是非连续 Non Sequentia1 以及蒙特卡洛 Monte Carlo 法 仿真过程趋近于真实 随着十余年来不断完善与发展 TIacePIo已具备标准化的窗口菜单 对话框结构 工具栏和帮助选项 通过不断升级 文件兼容性不 断加强其接口及设定更易于操作 同时TraPro还自带大量模型实例 供使用者根据工程要求进行修改 减少重复工作带来的浪费 TracePro的准确度深获设计人员的肯 定 已有许多厂商如明基 友达光电等使用TracP如设计产品 并将 其应用于实际生产 问世至今 TracePro版本每年更新数次 目前最新版本为3 O版 ACI SV7 0 8 产品已相当成熟 具备有亲和力的操作接口 考虑周全 的特性设定 资料齐全的光源档案和满足需求的分析功能 ASAP是一种具有弹性及效率的光学系统模型化工具 目的在于提供 功能最强的基础光学系统分析工具 主要应用蒙特卡洛光线追踪技 术进行光 机结构间的仿真 优点在于可在不假设系统的对称性的 前提下 做单轴 全域和三维坐标的模拟 ASAP还可仿真同调及绕射的光学系统 使用相对简单但有效的光线 追迹的扩展方法 即高斯光束分解 此方法允许设计者处理同调 绕射 干涉和耦合效率等与相位有关 的问题 总体而言 TracePro比较易于上手 而ASAP功能强大 特别对于杂 散光问题 可以进行极佳的模拟 值得注意的是 这些软件虽然都附带了资源丰富的灯具库 可以直 接从库中挑选加入指定场景 且这些软件都附有等照度曲线图 3D 夜间模拟图 灯具数量表及总负载表等专业计算数据 但它们是面 向传统光源开发的 只适用于传统光学特性 本课题旨在模拟LED光源在某个时问段内颜色及光强的变化 其模拟 对象主要为LED光源 二 主要参考文献综述 1 LED基本常识 foaike baidu corn vi ew 52538 htm 2 纪永春 照明LED的应用及展望 J 科技资讯 xx 24 3 3 王晓明 郭伟玲 高国等 LED一新一代照明光源 J 现 代显示 xx 715 19 4 石生瑞 大功率白光LED产业化研究 D 优秀硕士论文 长 春理工大学xx 5 Subramanian Muthu Frank J ESchuurmans and Michael D Pashley Red green andblue LEDsfor whitelight illumination IEEE Journalon selectedtopics inquantum electronics Vol8 xx333 338 6 关积珍 LED显示屏发展状况及趋势 世界产品与技术 xx 2 21 22 7 王莹 中国LED显示屏市场机遇与挑战并存 电子产品世界 x x 12 32 34 8 关积珍 陆家和 xx年我国LED显示屏产业发展总述 激光与 红外 xx 36 12 1089 1091 9 李漫铁 LED器件对LED全彩色显示屏性能参数的影响 J 现代显示 xx 4 56 58 10 沈海平 大功率LED可靠性预测机制研究 D 优秀博士论 文 浙江大学 xx 11 张瑞君 我国超高亮度LED和白光LED发胀状 况及前景 J 继承电路通讯 xx 612 14 12 艾朝霞 姬妍 LED照明光源前景展望 J 榆林学院学报 xx 740 42 13 方志烈 发光二极管材料与器件的历史 现状和展望 J 物 理学和高新技术 xx 5295 301 14 K D Moller Optics learningby puting with examples Springer Berlin xx 15 郝金刚 粱春军 刘淡宁 杨 婧工ED产业分析报告 现代显示 xx年5月10 l2 三 设计 论文 的研究方向 拟采用的研究方法 准备工作情况 及主要措施 主要研究内容及预期目标随着发光二极管在照明领 域的应用越来越受到人们的关注 设计更合理的LED灯具成为人们关 注的焦点 由于单个LED的发光量很小 照射范围有限 LED光源灯具一般采用 多个LED的组合 如何排列组合才能使LED灯具设计达到最优是人们 的关注焦点之一 1 课题的研究方向照明系统一般由三部分组成光源 光学系统 照 明平面 每一个照明系统的设计都应该围绕这三个方面进行 本章从LED照明系统的光源 光学系统 照明平面出发 对照明系统 的设计理论进行研究和讨论 但主要研究光源 了解LED光源的发光原理和技术参数 选择合适的光源 选择依据是 光源的特性 包括光学特性和形状等 和设计指标相匹配 研究光学仿真软件Tracepro的特点 光学追迹的原理 仿真设计的 步骤 2 课题研究的主要内容本课题主要围绕发光二极管LED 特别是白 光LED阵列照明光源的设计进行研究 主要包括1 研究LED照明设计 中的相关计算 主要是对照度计算和光通量计算的方法进行了总结 和编程计算 通过研究照度计算方法 推导出在直角坐标系下的单个LED照度计算 公式 并根据叠加原理 推出了两个LED光源在平面上产生照度的公 式 进一步推出多个LED光源在平面上照度的计算方法 将这些计算方法通过计算机编程应用于照明设计中 用来确定LED数 量 设计光源形状 检验照明计算的结果 可以对实际灯具设计提 供可靠的数据参考依据 2 对LED阵列照明光源的设计进行研究 主要研究LED阵列呈线形 矩形 圆形 内外半圆柱面及部分球面的分布 对其不同的分布方 式进行详细的介绍 根据照度仿真图像对阵列进行分析 总结各种 阵列的特点 分析出适合此阵列的灯具 便于实际灯具设计 3 预期准备工作及要达到的目标准备工作 了解照明光学设计理论 光学基本原理 光源的特性以及照度的计算方法 研究光学仿真软件Tracepro的特点 光学追迹的原理 仿真设计的 步骤 在LED照明设计理论基础上 对照度计算和光通量及基础阵列进行 照度分布进行仿真与分析 根据LED基础阵列照明设计 进一步研究了LED阵列呈矩形 圆形 内外半圆柱面及部分球面等特殊排列的分布 研究各种阵列的特点 预期目标1 完成论文范围以内的设计要求 使自己对课本上的理论 知识进行一次再认识 再理解的提高 2 熟练使用Flash和Matlab两个仿真软件 为自己以后进入社会增添 砝码 提高自己对于社会工作的适应能力 3 熟悉并掌握设计类论文的撰写过程和写作技巧 四 设计 论文 工作进展安排第一阶段xx年3月中旬 xx年4月1日 查找文献资料 完成开题报告 外文翻译等任务 第二阶段xx年4月 xx年4月中旬接受毕业设计任务书 研究光学仿 真软件Tracepro的特点 光学追迹的原理 仿真设计的步骤 查找资料 了解照明光学设计理论 光学基本原理 光源的特性以 及照度的计算方法 对LED照明设计进行仿真 并对基础阵列进行照度分布仿真并进行分 析 第三阶段xx年4月中旬 xx年5月初对LED基础阵列应用于照明的设计 进行了探讨的基