论LED排布方式对公交候车亭灯箱照度及均匀度的影响

　　公交候车亭作为城市公交系统最重要的一部分，方便市民乘 车，为乘客遮风挡雨，不同城市不同风格的公交候车亭还是城市形 象展示的窗口和平台。公交候车亭广告灯箱照明常用光源有T8、 T5、T4灯管、EEFL以及LED背光源加扩散板。表1是几种候车亭灯 箱照明光源的比较。荧光灯能耗大，管内汞蒸汽对环境污染严重, 目前没有有效的大范围应用的处理方式，不符合国家节能减耗政 策。
 

　　目前小范围使用的LED照明背光源均加装亚克力板扩散板，以 达到背光均匀化，扩散板用量大、成本高、长期使用易变形、发黄， 影响使用效果。 LED产品高亮度、低能耗、寿命长、启动快，功率小、无频闪、 无污染、不产生视觉疲劳等优点，使得LED产业进入高速发展阶 段，在传统照明行业占的比例也越来越大，其最终将替代传统照明 产品。LED已普遍应用于户内外广告灯箱照明中，但在公交候车亭 上的应用才刚刚起步。

　　LED光效高，是荧光灯的三倍，加装透镜后 灯珠发光角度达到160°-180°，无需加装扩散板便可以达到较好的 均匀度。本文通过改变LED灯珠在候车亭灯箱中的排布方式，可以 在不改变LED背光源总功率的情况下改善候车亭灯箱照度均匀度， 同时提高候车亭灯箱照度。
 

　　1、LED背光源候车亭灯箱 1.1LED背光源候车亭灯箱 试验灯箱有效出光面尺寸3500mm*1500mm，使用双面带透镜 LED硬灯条，正面灯珠1w/颗、背面灯珠0.7w/颗。两种灯箱LED背 光源排布方式如下表2：
 

　　2、仿真分析与实验结果 应用ZEMAX软件对灯箱A、灯箱B仿真模拟，如图1所示，可以 看出灯箱A照度纵向分布均匀，横向照度差距大，且间歇分布，易出 现排骨纹。灯箱B灯珠中心处照度强，周边稍弱，呈网状分布，横向 纵向分布较均匀。从灯箱A、B横向、纵向照度分布曲线可以看出，灯 箱B横向照度曲线较灯箱A密集、峰谷值小，均匀性好。灯箱B纵向照 度曲线较之灯箱A峰谷值相差不大，均匀性略弱于灯箱A。由（b）、 （c）、（d）、（e）计算出灯箱A、灯箱B横向、纵向的不均匀性见表 3。根据灯箱A、B照度图1及表3可以看出灯箱B总体均匀性优于灯箱 A，即LED灯珠在候车亭灯箱中横向、纵向等间距排布时均匀性好， 照明显示质量高。
 

　　根据设计与模拟，制作出灯箱A、B。由于灯箱的高度对称性， 我们在灯箱出光面对称的四分之一面积上采用四角布点法，用照 度计测试每个点的照度，计算灯箱测试面积的平均照度、均匀度，测 试数据结果曲线如图2所示。计算得出灯箱A的平均照度403lux，均光电二极管的灵敏度等。完成对各个元器件精确度、灵敏度等的测 量之后，进行角度的测量。我们以微悬臂梁偏转角的测量为例进行 研究。本次研究中的微悬臂梁长度为100μm，宽度为35μm，厚度为 2μm，材质为硅（Si），其反光面镀金（Au）。
 

　　对微悬臂梁进行针尖 施加载荷使其产生位移时，整个悬臂梁发生了弯曲。在对其进行显 微光杠杆光路测定时，首先对其微悬臂梁的视场位置进行调整，使 得显微光杠杆光路的光斑在针尖附近，如图3。 显微光杠杆技术的角度测量为：
 

　　第一，将微悬臂梁固定的位移台上，驱动位移台，使得微悬臂 梁靠近，直到光斑聚焦在微悬臂梁上为止。

　　第二，对微悬臂梁的水 平位置进行调整，使光斑位于图3中测试点处。

　　第三，驱动另一台位 移台，进行纳米定位，使得微悬臂梁与蓝宝石恰接触针尖时停止， 并开始对数据进行储存和记录。第四，驱动纳米定位的位移台，以 100nm为步距，200s为间隔，进行梯度测定，并计算相应的角度值。 测定结果如下表：
 

　　从表1中的数据可以得出，显微光杠杆光路系统测定的角度值与 角度参考值非常的接近，由此说明显微光杠杆技术在角度测量中， 有较高的可靠性。通过本次显微光杠杆 技术在角度测量中的应用研究，可以得出显微光杠杆技术有较高的 灵敏度、准确度和可靠性，在今后的发展，可以进一步的进行性能的 优化，将其测量的精度、准确度等提升。匀度54%；灯箱B平均照度494lux，均匀度61%。结果显示LED背光 源总瓦数相同时，灯箱B的平均照度较灯箱A增加了91勒克斯，提高 了22.5%。灯珠横纵等间距排布时灯箱平均照度高，无暗区。

　　通过ZEMAX光学仿真模拟以及实际测试实验证明，LED替代T式荧光灯应用在公交候车亭上，满足照明使用的同时，既节能，又环保。LED背光源总功率一定时，LED灯珠在候车亭灯箱中横向、纵向间距相等排布时，可以大大提高候车亭灯箱背光照度、并改善均匀度，提高候车亭灯箱显示质量。 随着信息技术、显微镜技术等的发展，在测量领域中，显微镜 技术得到应用。显微光杠杆技术是当前备受关注的一种测量技术， 其是一种非接触的高灵敏度的测量技术。在角度测量中，显微光杠 杆技术通过很小的光斑，对角度进行测量，且电路带宽较大，测定 的角度值与参考值非常的接近，由此说明显微光杠杆技术在角度测 量中的应用，有较高的可靠性和测定准确度。