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。

为了提高LED植物光源的有效利用率, 基于Taguchi的实验方法对LED植物红蓝光源阵列进行设计和优化。用MATLAB软件编程进行仿真模拟, 通过ANOVA方法分析得出对植物光源照射距离为10 cm处的红蓝光的光子数比值(R/B)分布均匀度影响最大的因子, 并对试验最优结果采用TracePro光学软件进行试验验证, 从而获得本次试验最佳的参数组合。结果表明: 曲率半径为50 mm的凹形曲面底板的圆心加点排布方式, 圆心为LED蓝光芯片, 圆环上为LED红光芯片, 芯片数量分别为6个LED红光芯片和1个LED蓝光芯片, 芯片距离为10 mm的最优化组合是本次试验的最优组合。通过ANOVA方法分析得出, LED红蓝芯片之间的间距对植物光源的R/B的均匀分布影响最大, 占有35.17%的比例, LED红蓝芯片的排布方式也不可忽略, 因为其占有了28.05%的影响比例。

基于光谱的光量子学照明系统评价方法，能使现代农业发光二极管（LED）植物照明系统具有可重复性，具有实用意义。基于光量子理论，采用高出光效率、高均匀度的自由曲面底板设计方法，并使用脉冲宽度调制驱动方法，设计了一款应用自由曲面底板的红蓝光LED植物照明用灯具，并对其参数进行测量。将仿真结果与实验结果进行对比详细分析了传统照明设计方法在LED植物照明中的意义。实验结果表明，所设计的灯具光量子通量密度均匀度约为80%，灯具最高温度约为50 ℃。由于没有使用扩散板等二次配光手段，灯具出光效率可视为100%，比使用扩散板的情况提高了34.5%以上，大大减少了植物照明的能耗。扩散板的引入会降低所设计灯具的光量子通量密度均匀度，而对混光均匀度影响不大。因此，在植物照明使用的红蓝光LED组合中，使用自由曲面底板的一次配光方法比使用扩散板的二次配光方法更为简便有效，更符合植物照明的设计需求。

重影是阅读灯急需解决的一个重要问题.为了分析影响曲面底板配光的LED阵列照明重影的因子,采用Taguchi实验方法设计,并通过TracePro软件仿真实验,再运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,优化曲面底板LED阵列的各项结构参数.结果表明：最优化组合的最小重影为1.19 mm；LED芯片数量对重影宽度影响最大,占有50.17%的影响地位.进一步,为得到重影宽度更小的组合,可通过调小芯片与光轴夹角实现.

为了分析曲面底板配光的LED阵列照明照度的影响因子,采用Taguchi实验方法设计实验,并运用TracePro软件进行仿真模拟,再通过ANOVA理论分析出因子对LED阵列品质的影响程度,优化曲面底板LED阵列的各项结构参数.结果表明: LED芯片数量对于照度均匀度及最大照度的影响最大,分别占有81.84%和91.58%的影响地位.进一步地,通过微调芯片与光轴的夹角可以得到更好的照度均匀度.以上研究结果为解决曲面底板照明的照度问题提供了理论依据.