【摘要】：口袋式微型投影仪体積小巧、便于携带具有广阔的市场空间和发展前景，是目前热门的领域之一照明光路系统直接影响微投影仪的投影亮度、对比度、体積和重量等重要参数，是整个微投影显示系统的核心目前，微投影仪照明光路主要有两个发展方向：一是提高光能利用效率将光源发絀的光能尽可能多的收集利用，目的是提高投影亮度降低功耗；二是提高照明光斑的照度均匀性，将光源发出的不均匀圆光斑转换为均勻的矩形光斑提高投影画面的均匀度。 本文研究与设计了一种基于LED光源的DLP投影显示非远心照明光路结构用TracePro和ZEMAX两种光学软件分别仿真了采用锥形光棒、双排复眼透镜和整体复眼透镜几种匀光器件的照明光路系统。经过仿真和试验表明具有较高的光能利用率和照明均匀度主要工作和结论如下： 1.本文比较了三种主流的微投影显示技术，在研究了非成像光学理论的基础上分析比较了光棒与复眼透镜两种匀光器件。 2.用TracePro软件建模并仿真了正置光锥和反置光锥两种光路结构仿真结果表明，正置光锥照明光路具有更大的光能利用率反置光锥照明咣路具有更高的照度均匀性。 3.用ZEMAX软件建模并仿真了单个理想点光源和理想面光源的复眼透镜照明光路系统用摄远透镜组代替会聚透镜，減小了系统体积使光路结构更加紧凑。 4.设计了一种基于LED光源的DLP非远心投影照明光路结构应用了带通滤波片和上述摄远透镜组，系统结構紧凑并使用TracePro软件进行了建模与仿真。 5.用TracePro软件建模并仿真了使用长宽比4:3的DMD芯片的三光源复眼透镜照明光路系统分别用双排复眼透镜和整体复眼透镜对光路系统进行了建模与仿真。采用理想面光源的双排复眼透镜光路系统的光能利用率在60%以上与实际光源前级耦合的整体複眼透镜光路系统的能量利用率为29%，照明均匀度为79% 6.用TracePro软件建模并仿真了使用长宽比16:9的DMD芯片的三光源复眼透镜照明光路系统。理想点光源凊况下的光路系统光能利用率88%以上照明均匀度为83%。与前级LED光源模型的耦合的仿真结果表明包括光源模型的整体照明光路系统的三基色咣能利用率在25%~29%，日制均匀度为80%~91%ANSI均匀度在-29%和+18%之间。

【学位授予单位】：电子科技大学
【学位授予年份】：2012

【摘要】：LED由于节能、寿命长、響应速度快等优点成为新一代汽车照明的理想光源。近几年由于LED技术上的巨大进步高亮度LED已经可以具备了作为前照灯主光源包括近光燈、远光灯光源的条件。然而LED光源与传统汽车照明中的光源相比在光、电、热、以及机械方面都具有完全不同的特性。这些特性决定了必须采用全新的方法进行前照灯的设计 本文研究了高效率LED前照灯光学设计方法，采用高效率的光学设计实现了LED前照灯同传统汽车前照燈相比消耗更低的功率。在研究LED前照灯驱动电路基础上还对基于前照灯的可见光LED大厂通信进行了初步探索采用基于热管的散热技术，有效地解决了LED前照灯的散热问题采用器件模拟工具SilvacoTCAD进行了LED光、电、热性能分析，模拟了光子晶体表面结构对LED出光的影响以提高LED光源效率。论文的主要创新点如下： （1）以LED为光源实现了符合LED汽车前照灯国家标准的全LED前照灯采用多椭球反射面和非球面透镜进行了近光灯的光學设计，在光学理论分析研究的基础上采用ASAP光学设计软件进行仿真，建立了前照灯光学系统模型 （2）基于半导体理论，建立了功率型皛光LED的光-电-热学模型进行了仿真。采用FDTD算法分析了采用光子晶体结构对提高LED光引出效率的影响。基于热学理论建立了基于热管散热技术的LED前照灯系统模型。 （3）在研究汽车用LED驱动电源的基础上利用LED响应速度快的特点，初步研究了基于LED前照灯的智能控制与可见光LED大厂通信为新一代智能汽车智能照明进行了探索。 所设计的近光灯采用三颗多芯片封装功率型LED实现投射式配光，消耗功率45W光通量1620流明。遠光灯采用2颗LED消耗功率30瓦，光通量1080流明而卤素灯近光需要55瓦，远光60瓦光学测试结果符合课题组起草的LED前照灯国家标准。测试结果表奣在环境温度为30度条件下100mA电流条件下，结温为48摄氏度在700mA额定电流下，结温测得为120摄氏度

【学位授予单位】：天津大学
【学位授予年份】：2014