本课题对国内外自然光组合照明系统进行了深入研究,并在此基础上根据非成像光学理论研究并设计出新型自然光组合照明的光学系统,同时基于无线传感网络对LED智能控制,实现自然光与LED人工光源混合光室内照明系统。该系统能够在更充分利用自然光的基础上,提供恒照度的照明控制。主要研究内容如下：(1)研究了国内外自然光照明系统,以及相关的自然光聚光器设计方法。分析了自然光环境的特点和太阳高度角、方位角的计算,以及非成像光学的基本原理。对混合光室内照明系统进行了整体设计。(2)设计了完整的自然光收光系统。包括平面收光板的设计,建立了聚光器的模型,Trace-pro软件仿真分析其聚光效率、入射光偏角影响及聚光点的空间发散特性。设计了基于网格划分方法的自由曲面TIR透镜以及LED透镜。设计了聚光器与导光光纤之间的连接耦合元件以及光谱分离装置。(3)设计了LED补光控制的算法,实现工作面的恒照度控制。研究了无线传感网络和Zigbee技术,充分了解了其技术特点和协议栈。选择了芯片方案,设计了硬件节点；并实现对Z-stack协议栈的总体开发,实现数据传输和组网。(4)根据国家《建筑照明设计标准》照度要求,设计了室内照明方案,对整个系统的性能进行仿真实验,利用软件模拟了室内照明效果。对系统的节能效果进行了分析。