[发明专利]一种基于光学仿真的照明系统设计方法及实验装置

摘要

本发明提供一种基于光学仿真的照明系统设计方法及实验装置，属于半导体照明技术领域，主要是通过光学仿真软件来建立多个面光源组成的照明系统的光照分布模型，同时建立了光照系统均匀度的评价函数来获取照明系统的均匀度效果。本发明提出的设计方法简化了公式求解的复杂度，节省了时间，提高了照明设计的效率。此外，本发明根据现有的实验需求，确定了当照明系统光照分布均匀度达到最优时的多个参数值，根据参数值设计一套实现照明系统的实验装置。该实验装置很好地适用于生物实验领域，特别是涉及在箱体内进行实验的领域。

主权项

1.一种基于光学仿真的照明系统设计方法，其特征在于通过理论分析出的面光源组合的光照模型作为非线性多元回归数学模型，在仿真软件中仿真出不同位置下，多个面光源的照度分布值，多组照度分布值导入MATLAB对该数学模型进行求解，并根据解出的结果，结合实验需求设计了一套照明实验装置，具体实施步骤为：步骤一：确立单个面光源模型LED是一种非相干光源，因此求多个LED对某一区域的光强照度时，照度为每个LED的光强照度的叠加，基于单个LED光照分布模型建立单个面光源的分布模型，即所有的LED光照亮度之和；步骤二：确立多个面光源模型根据上步得出单个面光源的光照模型，结合多个面光源在空间中存在几组位置参数推导出多个面光源的理论模型；步骤三：建立照明系统分布均匀的评价函数根据得到的面光源组合模型建立多个面光源对接收面光照强度的评价函数其数学模型为：式中，σ²为接收面中光照强度的方差值；E_i为接收面上每一点的光照强度；为接收面上n个点的光照强度的平均值；α，b_i是待确定系数，其中i＝1...9；L₁，L₂，h是空间中的未知参数；步骤四：基于光学仿真软件建立评价函数在仿真软件中建立照明系统实体模型，进行光线追踪后得到在接收面上的光照分布，并求出整个接收面的方差值，通过多次调节照明系统中不同的参数，得到多组仿真结果；步骤五：基于MATLAB的模型拟合与求解根据步骤三中建立的评价函数模型和步骤四得到的多组仿真结果，利用MATLAB工具进行多元非线性函数拟合并求解，根据实际实验需求求出拟合模型的最优解，即照明系统的最大均匀度，并进一步设计照明系统实验装置。