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LED在民用飞机仪表板照明中的应用

作　者: 黄瑜
导　师: 林燕丹
学　校: 复旦大学
专　业: 光电系统与控制技术
关键词: 民用飞机驾驶舱仪表板照明工效学研究 LED灯具光学设计
分类号: TN312.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文对LED在民用飞机仪表板照明中的应用进行了探讨。近年来我国大力发展民用飞机产业,然而国内对民用飞机驾驶舱照明的相关研究起步较晚。关于LED在民用飞机仪表板照明中的应用,还有很多值得研究的课题,包括其可行性如何、具体参数应该怎样选取等等。这正是本论文研究工作的意义所在。本论文旨在通过文献和标准调研、工效学实验和灯具设计实践等方法,研究LED光源是否适合用于驾驶舱的仪表板照明,以及光源色温、照度和亮度参数应该如何选择的问题。本论文对现有的飞机驾驶舱照明标准进行搜集,并通过分类整理,掌握了相关标准的大致情况。考虑到对于飞机驾驶舱仪表板照明,关键参数包括照度、亮度、光色和对比度等。因此在选择研究对象的时候,主要考虑了涉及这些参数并且较为成熟先进的标准。通过对这些标准的深入分析,得到了驾驶舱仪表板照明参数的推荐数值。这些推荐值可以作为后续工效学研究和光学设计的初步依据。在文献和标准研究的基础上,本论文采用视觉舒适度评价和视觉绩效评估两种方法,对仪表板照明进行了工效学研究。其中视觉舒适度评价实验在模拟的驾驶舱环境下进行,具体方法是让被试对白天和夜晚两种场景中不同光色下的照明效果进行评分。结果说明,白天场景下人们更喜欢接近日光色的高色温照明,而夜晚时色温为3000K的LED能够提供最高的满意度。视觉绩效实验则在特制的真实仪表板上进行,实验场景较好地模拟了驾驶舱的环境。实验参数为2、4、8、16cd/m2四个亮度级别以及2000K、3000K、4000K、5800K四种白光。结果表明,标记亮度为8cd／m2,色温为3000k和5800k的仪表板照明能提供较高的视觉绩效。考虑到驾驶舱照明的光色偏好实验的结果表明3000k下受测者的舒适度更好,因此推荐标记亮度为8cd/m2,色温为3000k的仪表板照明系统。最后,本论文还进行了仪表板泛光照明的光学设计,设计目标性能均来自于文献和标准研究、工效学实验研究的结果。通过对大功率SMD封装的LED进行二次光学设计的方法,控制了灯具的出光分布,在仪表板上形成了较好的均匀照明效果。本文对该设计方案进行了打样和测试,结果显示其光学性能较好地达到了仪表板泛光照明的要求。本论文的创新主要包括以下几点。第一,国内民用飞机仪表板照明相关领域的研究起步较晚,需要加强；第二,市场上仪表板照明产品参数选择缺乏明确依据,本文通过工效学实验等方法进行了研究和验证；第三,本文在设计上创新性地把大功率LED应用于仪表板泛光照明,克服了光学设计难点,方案效果较好。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
1 引言  9-15
  1.1 论文研究背景及研究意义  9
  1.2 LED仪表板照明的研究与应用动态  9-15
    1.2.1 飞机仪表板照明概述  10-11
    1.2.2 关于仪表板照明参数的现有研究  11-12
    1.2.3 仪表板照明的应用现状和实例  12-15
2 本论文所做工作的相关原理  15-23
  2.1 常用照明光源的特性  15-16
    2.1.1 白炽灯  15
    2.1.2 荧光灯  15-16
    2.1.3 LED  16
  2.2 LED应用于飞机仪表板照明的优势和问题  16-17
    2.2.1 LED应用于飞机仪表板照明的优势  16-17
    2.2.2 LED应用于飞机仪表板照明的问题  17
  2.3 飞机仪表板照明相关标准  17-19
    2.3.1 光色选择  17-18
    2.3.2 亮度和照度  18-19
  2.4 照明工效学研究  19-21
    2.4.1 LED应用于照明的工效学研究  19-20
    2.4.2 工效学研究的原理和方法  20-21
  2.5 光学设计原理和方法  21-23
    2.5.1 照明光学系统的设计和模拟方法  21-22
    2.5.2 照明光学系统CAD的内容与步骤  22
    2.5.3 LED光学设计的思路和方法  22-23
3 LED应用于仪表板照明的工效学研究  23-38
  3.1 LED仪表板照明的视觉舒适度评价  23-30
    3.1.1 实验装置和方法  23-26
    3.1.2 实验结果  26-30
  3.2 LED仪表板照明的视觉绩效研究  30-36
    3.2.1 实验设置  30-32
    3.2.2 实验参数  32-34
    3.2.3 实验步骤  34-35
    3.2.4 实验结果  35-36
  3.3 工效学研究结果对仪表板照明设计的指导  36-38
4 LED仪表板泛光灯的光学设计  38-44
  4.1 LED仪表板泛光灯的设计难点  38
  4.2 光学设计方案与模拟效果  38-41
  4.3 仪表板泛光灯光学测试结果与分析  41-44
    4.3.1 测试方法  41-42
    4.3.2 测试结果  42-44
5 结论  44-45
6 参考文献  45-47
7 附录  47-50
  7.1 视觉舒适度主观评价记录表  47-49
  7.2 导光板光色实验记录表  49-50
8 后记  50-51

LED在民用飞机仪表板照明中的应用

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