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空间照明系统作为空间载人航天系统中一个重要的子系统,对航天员的工作和生活有着重要的作用,为航天员提供绿色、健康的可调光照明系统也成为空间照明未来的发展方向。LED以其体积小、寿命长、可靠性高、调光方便、光效高等特点,在空间照明系统中得到越来越多的应用,但目前尚无关于空间可调光LED照明系统的研究与使用。本课题根据空间照明对可调光照明系统的需求,在对大功率LED照明系统的驱动技术进行分析研究的基础上,对能够根据使用场合和要求进行多参数数字化精细化调光控制的大功率LED照明系统开展了研究与设计,为LED照明这一新型照明技术广泛应用于空间照明提供了理论基础,促进空间照明系统的革新与进步。
本文首先对LED的基本特性进行了描述,对不同LED驱动技术的工作原理和实现电路进行了讨论,对LED在不同驱动技术的驱动下的性能特点进行了比较分析。同时,针对以人为主的照明应用,从人眼视觉的角度出发,通过实验分析了不同驱动技术下LED对人眼视觉的影响,为在空间LED照明系统选择LED驱动技术提供了理论依据。
随后,从照明的人眼视觉以及非视觉生物效应影响的角度,分析了空间环境对照明系统的需求。针对这一需求,将LED调光技术与LED驱动技术相结合进行了对比研究,提出了LED光谱合成与色温调节的实现方法,为设计空间多参数可调光大功率LED照明系统提供了理论支持。
最后,根据以上研究结果,成功设计了多参数可调光大功率LED照明系统的原理样机,并进行相关实验验证,实现了对LED照明系统的精细化数字控制,以及对光通量和色温的定量调节。并通过加入多色LED的方法,有效的提高了LED照明系统在宽色温变化范围内的显色性。