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LED光源是一种高效率、寿命长、功耗低的绿色照明光源,它的应用已经涉及我们生活中的方方面面。随着LED行业的迅速发展,非成像光学设计原理已成为实现其应用的主要方法与手段。世界未来的发展将方向是节约能源,减少耗材。但汽车远光灯照明系统存在着体积较大,光线利用率低等弊端;传统的室内照明光源系统多采用圆柱体结构,光源照明范围广,但对于房屋角落处的照明时,传统的室内照明光源系统显得体积过大,不易安装,光源利用率低,工作面照度不均匀等情形。为改善上述情形,本论文提出一种基于LED发射角的复合抛物面聚光器(CPC)参数的算法。此算法结合LED光源的发射角和CPC的出光角度,通过计算,推导出一种在满足固定的CPC出光角度的前提下,可以根据实际需求选择不同的LED光源来获得相应的CPC参数的算法,并通过设计实例,验证了该算法的有效性。结合本论文算法,借助SolidWorks、MATLAB和TracePro进行模拟仿真,设计了适用于汽车远光灯的CPC,普通抛物型聚光器的对比结果显示,采用本论文所提出的算法获得的CPC的远光灯,照度分布更均匀、照明区域更广、且照明系统的体积更小。基于可见光通信技术(VLC)光定位对照度变化的需求,建立了以LED为光源的实验平台,并借助MATLAB GUI设计了一款可为室内光定位提供照度分布的软件。通过该软件的模拟结果,获得了室内照度强弱的变化分布图,与理论仿真结果吻合,证明该软件的有效性,但却存在照度分布不均匀和边角处照度过低等问题。为改善上述情况,本论文将上述CPC参数的算法应用到光定位的优化中,通过TracePro建立模型和进行仿真,结果表明,本论文提出的CPC参数的算法所获得的模型的照度分布更加的均匀,且边角处的照度值也有明显的提升。相比传统的CPC参数的算法的光源系统,采用该算法的光源系统体积更小。本论文主要从LED光源的发射角出发,提出一种新的CPC参数的算法,并将此算法分别应用于汽车照明系统和室内光定位的照度优化中,仿真结果表明,利用此算法设计的CPC,能使照明系统体积更为紧凑,光源利用率和照明效果也明显提高。