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近年来，全球变暖、能源紧张的现状促使全世界掀起了节能减排的行动，普通照明用电占全球用电的15%~20%，如果全部都采用高光效白光LED（LightEmittingDiodes），全社会的照明用电将节约50%左右。与传统的光源相比，LED的优点之一是体积小，但正是其小体积和光分布不同于传统光源，使得LED光源的优势在使用传统的光学系统的情况下不能得到充分得发挥，造成严重的光浪费和光污染，因此这对LED光源的配光设计就显得尤为重要，与此同时，绿色照明系统往往能在保证能量利用率的前提下实现照明系统的小型化，降低了光学系统的成本。本课题在总结前人对LED二次光学设计研究的基础上，以非成像光学设计中的边光原理、光学扩展量守恒定律和流线理论为基础，提出了均分配焦流线法，所谓均分即为在目标面上得到均匀分配的光学扩展量，配焦是以椭圆为模型，将目标面上选定的N个焦点与定焦点（光源位置）进行匹配。并且采用此方法开发出一套完整的LED匀光管的设计方案，通过对两款LED匀光管的设计、仿真与分析，充分证明了该方案的可行性。最后通过MATLAB的GUI设计，将匀光管的优化过程界面化，使匀光管的设计实现直观化、简易化。本文具有创新性意义的工作和成果主要集中在以下方面：1.针对LED光源体积小、亮度大、发光角度为2π等特点，本文创新性提出均分配焦流线法，应用该方法设计出的照明系统不仅保证了较高的均匀度、出光效率，而且还实现了整个系统的小型化，降低了照明系统中光学配件的成本。2.采用均分配焦流线法开发出一套完整的LED匀光管的设计方案。均分配焦流线法可以运用于射灯、条形灯、路灯等照明灯具的设计，本论文系统性的提出一套完整的条形灯的设计方案，该方案可以用于不同尺寸的LED条形灯，与此同时，还根据不同的应用场所，设计出单侧发光和双侧发光条形灯。3.通过分别采用均分配焦椭流线法及互补配焦流线法设计出的LED匀光管的比较，从不同角度验证了均分配焦流线法开发LED匀光管的科学性。4.将匀光管的优化过程界面化，通过MATLAB的GUI设计，结束了原本复杂、难懂、需要回到程序设计的匀光管优化过程，使得匀光管的优化只需在所设计的软件界面上操作即可。本文在理论、数值计算、模拟仿真、软件设计等多方面展开研究，其中采用均分配焦流线法设计出的多款灯具的优良性能希望能在实际的应用中得到证实。