为了研究室内可见光ID定位系统中可见光分布对定位功能实现的关系, 搭建可见光通信异步ID定位系统, 通过模拟仿真与实验相结合的方法, 得出定位系统的定位范围和传输误码率分布。实验结果表明: 利用Matlab可以近似地模拟实际模型的空间光分布, 在光分布的三维分布图中找出定位系统光学边界, 准确地调节定位系统的定位阈值。进一步搭建了50 cm×50 cm×50 cm的定位系统原型, 在光学边界范围内实现无误码率的异步通信和定位功能, 而在定位边界上, 信号传输的误码率迅速上升, 当信噪比为25 dB时, 在光学边界上会出现8 cm的信号盲区, 适当增加系统的信噪比, 将有效降低信号盲区的大小。

针对直下式LED平板灯均匀度低且厚度大的缺点, 提出了一种带有曲面底板的直下式LED平板灯, 采用Taguchi方法设计, 并通过TracePro软件进行仿真模拟, 对影响直下式LED平板灯照度均匀度和平均照度的参数因子进行分析, 并运用ANOVA理论分析出各因子对品质的影响程度, 优化各项结构参数, 以设计出符合要求的产品, 并通过实验对模拟结果进行验证。结果表明: LED芯片排布方式对照度均匀度和平均照度的影响程度都最大, 分别有47.4%和50.2%的贡献度。当芯片选择正六边形排布, 倾斜角度为30°, 平板灯无微结构, 混光距离为25 mm, 得到最优化照明效果。扩散板照度均匀度达到88.3%, 与实验结果基本一致,厚度相对于目前直下式平板灯减少37.5%以上。模拟得到的会议室照明效果满足国家建筑照明设计标准, 所得结果为设计直下式平板灯提供理论依据。

为解决紫外光LED固化面光源光斑均匀性差及辐照强度低的问题, 提出一种阵列式紫外光LED固化面光源光学系统的设计方法。基于几何光学及菲涅耳定律等相关理论, 完成近朗伯光型LED透镜自由曲面轮廓线的推导, 结合理论公式计算出透镜阵列排布时透镜之间的最佳间距。结果表明: 透镜有效控制了光线的发散, 提高了阵列面光源所产生光斑的辐照强度及照度均匀度, 使阵列结构更加紧凑。当光源半值角分别为27.5°和15.5°时, 照度均匀度分别为95.3%和98.6%, 辐照强度分别是理想朗伯型光源阵列的2.5倍和6.4倍。进一步分析了工作距离和芯片形状及其尺寸对面光源光学系统的影响, 并通过实验对模拟结果进行验证, 为紫外发光二极管的应用及光学系统设计提供了一定的理论依据。