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由于LED芯片制作工艺的日趋成熟,LED阵列也随之得到广泛的应用,包括医学领域中的应用,显示器中的背光源,室内植物的培育等。单颗LED的光功率较小,并不能单独作为照明灯具使用,而需通过多个LED光源进行排列组合来达到实际的照明需求,因此对LED的排列必须通过合理的设计,否则就会产生眩光以及光能量浪费。论文对基于均匀照明的LED阵列进行仿真研究与设计,主要工作包括:1.通过设定LED所在平面与探测面之间的距离、所设计阵列的LED个数及LED发光角度等三个参数,依据斯派罗法则,利用Matlab对表达式计算,并结合TracePro软件对三个较为常见的LED平面阵列,即方形阵列、三角形阵列及环形阵列进行模拟仿真及对比分析,结果可知由于排列方式不同,所得到的均匀照明的范围及所占面板空间也各不相同,对比可知,三角形阵列可得到较大范围的平坦度和占用较小的面板空间。2.基于几何光学与辐照度理论,对满足均匀近场照明的半导体发光二极管(LED)二次曲线阵列进行分析,推导了光源照射到屏上的总照度表达式。依据斯派罗法则,利用Matlab数值优化工具包对方程计算,并结合TracePro软件对所设计的阵列进行光线追迹仿真。结果表明,与平面阵列相比,二次曲线阵列可以得到更大角度的光场分布。对两种特殊二次曲线的二维和三维阵列进行分析和模拟,使照明面上的均匀度得到优化。该方法为LED照明模组的设计提供了重要参考。3.提出一种基于均匀照明系统的新型LED光学模型。光学模型的建立对观察面上的照度分布有直接的影响。近似朗伯体模型被广泛应用LED阵列的设计中,但是通过与实验数据比对发现其存在着一定的误差。为了减少由于模型带来的误差,本文利用曲线拟合技术对近似朗伯体模型进行修正。我们依据实验测量的LED光强分布曲线图,对其进行采点,并设计一条样条曲线进行拟合,以此获得一个新的模型。为了验证新模型的可行性,我们把新模型应用到一个4×4的阵列设计中,并与近似朗伯体模型进行对比,结果可以看出,拟合模型产生的光辐照度分布更均匀,且强度更大。