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随着LED产业的发展,LED在照明领域的应用也越来越多,人们对LED灯的要求已经从照亮变为舒适、健康。由于单颗LED不能满足场景照明的需求,所以,需要采用多颗LED组成阵列的方式来照明,而且LED的光强分布近似郎伯分布,光照区域光强分布不均匀,会产生眩光或阴影,人眼长时间在这种不均匀的光照环境下,会产生视觉疲劳甚至近视。本文采用改进的粒子群算法优化LED的灯具位置,使光照均匀性得到改善,并通过仿真及实验验证了此方法的有效性。本文的主要研究内容如下:1、LED基本理论及等效热阻模型。介绍了 LED的发光原理及常见的光度学基本概念,基于热传导理论,构建了单颗LED及LED阵列的热阻模型,并通过仿真及实验得到了 LED间距与LED结温之间、LED输入电流与输出光通量的关系,为下文光照均匀性优化和灯具设计提供了依据。2、基于照度约束的LED光照均匀性粒子群优化算法设计。由单颗LED光源的理论模型,推导出LED阵列的光照模型,进而得出LED阵列在目标平面上的总辐射照度的表达式;以目标平面上照度的标准差作为评价函数,以平均照度为约束条件,采用改进的粒子群优化算法对LED位置进行优化,并给出另外两种常见位置分布,对以上三种位置分布进行MATLAB仿真,验证了此方法的可行性。3、基于HSI色彩空间的光照均匀性判定方法。给出了由RGB向HSI色彩空间转换的方法,设计了基于HSI色彩空间亮度分量的,LED光照均匀性判定方法,通过仿真及实验验证了该方法的可行性。4、LED照明光源设计实例。结合上文LED输入电流与输出光通量及发光效率的关系,设计一种高光效灯具;根据改进的粒子群算法优化的LED灯的空间位置分布,给出了一套光照均匀性高的照明系统空间位置布局设计方法,最后,通过实验验证了设计的有效性。本文通过实验测试及统计分析,得出了 LED的光热特性曲线,由单颗LED光源的理论模型,推导出LED阵列的光照模型,采用改进的粒子群优化算法对LED位置进行优化,提出了使用HSI色彩空间中亮度分量反映光照均匀性的方法,设计出了一套高光效、高光照均匀性的室内照明系统,通过实验验证了此方法的有效性,本文的方法为室内照明系统的设计提供了参考。