雒强杰， 张团善

(西安工程大学 机电工程学院, 陕西 西安 710048)

0 引言

LED作为第四代照明光源，由于高光效、体积小、低能耗等特点，在工业中得到广泛的应用[1]。因单个LED发光效率有限，为了提高发光效率，使其能应用于各种场合需要，采用阵列排布的方式来满足。但LED发光近似朗伯分布，会使得光照不均匀。为了解决这类问题，对LED还需进一步光学设计，提高它的均匀性。在解决光照均匀问题方面，目前主要有以下方法。文献[2]中，在机器视觉对图像质量高要求的基础上，找出设计过程中可能对图像的成像质量影响的主要因素，设计出一种环形结构的LED阵列，有效提高成像的质量。但针对的结构单一，不具普遍性。文献[3]是LED照明质量方面和其显色性的研究，建立评价的数学模型，通过两个针对性的实验，得到LED的显色性和显色指数的视觉可参考标准，但采样光源单一，未涉及结构的影响。文献[4]中为了得到较大范围均匀的LED照明，在能量守恒和光线折射定律的基础上，通过仿真编程得到自由曲面透镜模型，仿真得出均匀性达80%以上的照度分布。但是没有考虑阵列LED之间的位置分布。而且LED数量的多少取决于被照面的光照度要求及照明光学系统的空间光强分布。

本文在以上所涉及问题的基础之上，通过LED朗伯体发光模型，推导照射面的阵列分布光照度模型。以照射面光照强度的均方根差作为评价函数。算法改进之后优化的位置分布，使照射面的光照度具有较高的均匀性。……