根据全日日光色温和亮度的变化曲线，利用RGBW四色LED混光模拟全日日光色温和亮度的变化，并采用遗传算法优化混合光的显色指数.采用Matlab进行仿真，并基于Arduino开源平台搭建日光模拟系统对仿真结果进行验证.实验表明，该策略可准确模拟全日日光色温和亮度的变化规律，同时通过遗传算法的优化可使LED混合光兼具最优的显色性能，验证了所提策略的正确性和有效性.该策略可应用于密闭环境照明、植物照明等特殊照明领域的日光模拟仿真试验和工程实践.

从几何光学的角度设计并实现高动态范围视频显示系统的背光模组。首先明确背光模组亮度均匀性对高动态范围视频显示系统的重要影响, 并通过斯派罗法则确定背光模组LED光源的间距、混光距离等设计参数, 随后利用AutoCAD软件进行三维建模, 利用TracePro、LightTools光学软件进行仿真实验, 并通过改造现有显示屏幕的背光模组来实现高动态范围视频显示系统。结果显示: 设计与实现的背光模组能够达到高动态范围视频显示系统的要求, 液晶面板的峰值亮度可达2500 cd·m-2, 亮度均匀性为95.85%。

为了设计更好的LED平板灯光学结构, 解决现存的直下式LED平板灯厚度大, 光源密度大的缺点, 提出了两种兼具反射、投射作用的混光元件结构：椎台结构和半球型结构, 并将其应用于超薄直下式LED平板灯的设计, 以增加光线的耦合距离来提高出光均匀度.借助Tracepro软件研究两种不同结构混光元件应用于LED平板灯时的出光均匀度和光效率, 运用Taguchi方法设计实验进行研究.结果表明, 带有棱锥型结构元件的灯具均匀度达到95.42%, 光效率达到92.72%, 而带半球型结构元件灯具均匀度达到97.67%, 光效率达到92.65%, 其均匀度高于棱锥结构的原因是棱锥形状混光元件反射面的定向反射导致光线方向过于集中.

为提高照明光源质量， 采用三基色的混光方法，实现了白光动态相关色温精确可调。根据色度学光色设计，建立了RGB三基色混光数学模型。选取合适光色参数的三基色光源进行3000~7500 K不同相关色温的白光混光实验分析，实验结果与理论白光色温偏差较大。分析可知，结温是影响色温偏差的主要因素。通过调节占空比来修正三基色光通量的输出，从而确定了占空比和目标相关色温的关系。实验结果表明，修正后的色温偏差在50 K以内，合成白光光源的参数与理论白光的性能指标参数吻合，实现了不同相关色温变化的白光光源，并通过调节三基色光通量实现了温度补偿。

提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)的三基色发光二极管(LED)调光调色计算模型，建立了混合光的色品坐标与占空比、相关色温与占空比、最大光通量与色品坐标的函数关系。采用红绿蓝(RGB)三基色LED 进行实验验证，实验结果表明：计算模型能较好的指导LED 光色调节，混合光色品坐标的理论值和测量值之间的误差小于2.5%，模拟太阳光的色温变化误差仅为50 K。该计算模型可应用于各种三通道LED 的调光调色，其高精度的优点能更精确地实现智能照明，极具实用价值。

为实现直下式LED背光模组的超薄化设计，文章提出了一种新型的光学设计方案，使用大出光角度的LED，配合新型的光学架构，减小混光距离，从而实现超薄化设计。

针对 LED动态照明的实现问题，本文提出一种基于两通道 PWM的调光调色方法。该方法通过分析 PWM混光技术下的几何、光度、色度与电力约束条件，论证了两通道 PWM实现调光调色的确定性和局限性，建立了混合光的期望光度量、色度量与两通道占空比之间的定量计算模型。利用该方法对高、低色温两种白光 LED进行混光实验，模拟了自然光的照度和色温变化，实测值与理论值之间的平均误差分别是 15 lx和 23 K。实验结果表明，此方法可以较好地实现预期光度、色度要求的光谱。

照明光源的灯光质量对人体健康的影响受到了越来越多的关注。近几年伴随着大功率发光二极管发光效率的不断突破，已经达到甚至超过普通照明光源的发光效率。为进一步改善照明光源质量，通过色温的变化实现类太阳光色温变化的智能光源，采用红绿蓝三基色发光二极管，基于理论计算按照不同比例的三基色搭配，在实验中测试得到一个不同色温配比的数据库。并将数据库植入控制程序中，然后通过控制程序自动调取不同配比，最终实现不同时间段色温动态变化的照明光源。实验结果表明，本照明光源可以实现从2300~7000 K的宽色温范围，实际色温与理论计算相符，基本实现了类太阳光动态色温变化趋势。