[發明專利]一種實現擴展光源照明系統自動優化的方法

有效

• 申請號: 201510628352.6
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105205270B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 李瀟;高淑梅;錢維瑩;孔艷;黃逸峰
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明提出了一種實現擴展光源照明系統自動優化的方法。該方法以點光源近似條件下所計算的系統輪廓為優化對象；通過DDE接口技術建立軟件間信息交換機制，將TracePro的光線追跡功能與Matlab的信息處理功能相結合，構造輪廓優化模型；再由人工智能算法進行全局優化，快速地使初始照明系統輪廓收斂至擴展光源系統輪廓處。該方法具有很強的普適性及操作性，根據此方法可以靈活針對各種圓對稱照明系統進行快速優化，形成緊湊型系統。

技術領域：

本發明屬于非成像照明領域，具體涉及一種基于大面型的擴展光源照明系統的自動優化設計方法。

背景技術：

近年來，LED擴展光源由于其色度均勻、高功率、低功耗等優點，在家居以及公共照明領域被廣泛地應用。但由于擴展光源屬于一種大面型的器件，基于點光源的傳統設計方法已不適用于擴展光源系統。因此，進行擴展光源照明系統(緊湊型照明系統)設計方法的研究，逐漸成為了照明領域新的熱點。

目前，擴展光源照明系統的設計方法大體分為直接設計法與優化設計法兩大類。直接設計法包括SMS同步多曲面法、步進法等，一般通過特殊方法建立擴展源與目標面的映射，進而衍生照明系統表面結構，但此類方法確立能量映射關系比較繁瑣，不利于快速設計，而且，此類方法會因為光源的形狀、色溫、配光曲線等不同，很難構造合適的照明系統。優化設計法一般基于點光源模型進行迭代優化，方法較簡便。如通過迭代重疊法將多個點光源透鏡自由曲面重疊形成擴展光源透鏡自由曲面，雖然方法較簡便且有可操作性，但優化后仿真效果一般。同時，以上兩種類型的設計法都存在軟件間數據傳輸繁瑣的問題，具體地，如三維建模軟件、光學仿真軟件及數值分析軟件之間無法建立實時數據傳輸的問題，導致了設計者需要多次手動采集數據，大大增加了工作量。

鑒于上述情況，目前，針對擴展光源照明系統的設計方法還有許多問題，為此，本發明提出一種普適性較強的擴展照明系統優化設計方法，旨在解決上述擴展光源照明系統設計時，存在的一個或者多個問題。

發明內容：

本發明公開一種實現擴展光源照明系統自動優化的方法，所采用的整體技術方案如下：

一般地，經優化后的擴展光源照明系統的輪廓都會比點光源的稍大，且輪廓改變量相對系統整體較小，因此，直接對系統輪廓進行微調，使其適用于擴展光源的方法更為簡便；針對擴展光源系統與點光源系統的相似性，通過Matlab控制相關算法產生初始輪廓優化參量后，再由DDE(Dynamic Data Exchange)通信將參量信息傳輸至TracePro中進行仿真，并將仿真結果回傳至Matlab中進行相應處理；具體地，由Matlab所控制地人工智能算法進行全局優化，快速地使初始照明系統輪廓收斂至擴展光源系統輪廓處。

此種方法可使緊湊型照明系統的設計大大簡化，同時也避免直接設計法帶來的弊端。

本發明提出的一種實現擴展光源照明系統自動優化的方法，其特征在于，所述主要設計步驟，如下：

(1)確立初始模型

在點光源近似條件下，利用目前比較常用的網格劃分法，通過Matlab軟件快速計算出初始照明系統表面P_i數據點，其中i＝0,1,...,I。

(2)確定合適的優化輪廓點

假設對全部P_i進行坐標調整，會由于變量過多(I一般大于500)，使優化時間呈指數上升。因此，需根據所用光源的特性，少量選取合適的優化輪廓點m_j(x_j,z_j)，其中j＝0,1,...,J。

(3)加入優化調整參量