LED灯光照明系统的仿真研究及其软件开发
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摘要
LED灯具是一种采用LED作为光源的新型灯具，其灯光仿真系统是一种基于计算机图形学的计算机辅助仿真软件系统。该系统主要面向LED灯具应用市场，辅助客户方便、快捷地使用LED灯具，采用该系统有助缩短灯光照明系统设计时间。作者结合自己所参与的LED灯光仿真系统开发，主要从以下几个方面对该系统的照明仿真研究及其软件开发进行了比较详细的研究：
1．根据照明光学和仿真系统的理论，阐述了LED灯光仿真系统的基本原理和主要的组成部分；该系统主要包含以下三个模块：LED灯具库、交互性界面设计和仿真算法。
2．按照软件工程面向对象的理论，提出了面向LED灯具对象的建模解决方案。灯具库作为LED灯光仿真系统的基础，在照明设计中它可以为LED仿真系统提供有关产品的数据，并保证LED灯具的模型数据的完整性，作者研究并提出了LED灯光仿真系统中LED灯具库的建立方式。
3．详细地比较和分析了照明仿真涉及的有关图形学内容，并从中选择出符合开发LED灯光仿真系统需要的仿真算法，从而满足了仿真系统的时效性和真实性要求。
4．讨论了基于软件复用的情况下开发平台的选择原则和方法，然后结合实际企业情况，探讨和分析了灯光仿真系统在工程应用中的关键技术，并对灯光仿真系统的仿真结果进行了处理。
论文最后总结了全文的工作，并对灯光仿真系统的照明控制及其软件发展进行了展望。
LED lamp is one kind of new lamps, which uses the LED as light source. The simulating system of LED lighting is a computer aided simulating software system based on computer graphics. This simulating system is applied mainly for LED markets, to help customers to use LED lamp easily and save the time of designing LED lighting system. The author studies the simulation of LED lighting system and develops its software from following aspects in detail.
1. According to the theories about lighting optics and simulation system, the principles of LED simulation system and its main modules have been researched. The system consists of three modules: LED light library, interactive interface design and simulation algorithm.
2. Base on the object-oriented theory of software engineering, one object-oriented model of LED lamp is presented. Lamp database is used for the fundament of LED simulating system in the designing of LED lighting system. And the author has developed one kind of LED lamp database.
3. Some of computer graphics related to lighting simulation are discussed in detail. From the discussion, simulation algorithm is chosen for meeting the need of developing lighting simulation system.
4. By means of reusing software, the principle and method of choosing developing software platform are studied. Then combined with the situation of the enterprise, the key techniques in the application of LED lighting simulating system are analyzed and simulating results of this system are treated appropriately.
Finally, the conclusion and the developing trend on LED light simulation research and development are put forward.
1．根据照明光学和仿真系统的理论，阐述了LED灯光仿真系统的基本原理和主要的组成部分；该系统主要包含以下三个模块：LED灯具库、交互性界面设计和仿真算法。
2．按照软件工程面向对象的理论，提出了面向LED灯具对象的建模解决方案。灯具库作为LED灯光仿真系统的基础，在照明设计中它可以为LED仿真系统提供有关产品的数据，并保证LED灯具的模型数据的完整性，作者研究并提出了LED灯光仿真系统中LED灯具库的建立方式。
3．详细地比较和分析了照明仿真涉及的有关图形学内容，并从中选择出符合开发LED灯光仿真系统需要的仿真算法，从而满足了仿真系统的时效性和真实性要求。
4．讨论了基于软件复用的情况下开发平台的选择原则和方法，然后结合实际企业情况，探讨和分析了灯光仿真系统在工程应用中的关键技术，并对灯光仿真系统的仿真结果进行了处理。
论文最后总结了全文的工作，并对灯光仿真系统的照明控制及其软件发展进行了展望。
LED lamp is one kind of new lamps, which uses the LED as light source. The simulating system of LED lighting is a computer aided simulating software system based on computer graphics. This simulating system is applied mainly for LED markets, to help customers to use LED lamp easily and save the time of designing LED lighting system. The author studies the simulation of LED lighting system and develops its software from following aspects in detail.
1. According to the theories about lighting optics and simulation system, the principles of LED simulation system and its main modules have been researched. The system consists of three modules: LED light library, interactive interface design and simulation algorithm.
2. Base on the object-oriented theory of software engineering, one object-oriented model of LED lamp is presented. Lamp database is used for the fundament of LED simulating system in the designing of LED lighting system. And the author has developed one kind of LED lamp database.
3. Some of computer graphics related to lighting simulation are discussed in detail. From the discussion, simulation algorithm is chosen for meeting the need of developing lighting simulation system.
4. By means of reusing software, the principle and method of choosing developing software platform are studied. Then combined with the situation of the enterprise, the key techniques in the application of LED lighting simulating system are analyzed and simulating results of this system are treated appropriately.
Finally, the conclusion and the developing trend on LED light simulation research and development are put forward.
引文
1．余彬海 王垚浩．LED器件封装现状及我国封装产业对策．国际光电与显示2003年12月
2．韩琦．LED产业：国际竞争力评估和产业政策．国际光电与显示2003年12期
3．董刚，林达儒．超高亮LED在装饰照明应用中的控制技术．国际光电与显示2002年9月
4．周太明等．电器照明设计．上海：复旦大学出版社，2001
5．吕文斌．中国绿色照明工程实施情况介绍．绿色照明、绿色奥运专题研讨会论文集2001
6．路绍全．LED照明—半导体的又一次革命。灯与照明．2002年04期
7．丁玉兰，郭钢等．人机工程学．北京：北京理工大学出版社，1991年
8. www.dialux.com.tw
9. www.iesna.org
10．颜峻．小信号级LED光源封装光学结构的模拟、设计与实验分析．福州大学．2001
11．方福波．高亮度LED在绿色照明工程中的应用研究与开发．武汉理工大学．2001
12．高杉楠．LED技术对照明的影响．中国照明电器．2003年02期
13．肖军，余丽华．体育场周边照明设计及计算机应用软件．照明．2001，22(2)
14．施伟斌，傅靖．计算机辅助照明光度分布的测量．上海理工大学学报．1998，20(4)
15．安连生．王自强．照明光学系统的CAD．1999年06期
16．邓隐北．LED灯在汽车照明中的应用．世界产品与技术．2002，(7)
17．屠其非，陈捷等．LED信号灯二次光学设计．照明工程学报．2002，13(1)
18．俞丽华 朱桐城．电器照明．上海：同济大学出版社，1990
19．薛君敖 李在清 朴大植 孟昭仟．光辐射测量原理和方法．北京：计量出版社，1981
20．何江华．计算机仿真导论．北京：科学出版社，2001
21．吴家铸等．视景仿真技术及应用．西安：西安电子科技大学出版社，2001
22．孙晓平，魏明珠，郭腾冲，涂序彦．基于UML的图形用户界面交互行为的设计．计算机工程与应用．2003年17期
23．夏伦先，唐胜群等．使用设计模式指导UML类模型的建立．小型微型计算机系统．2002
24．王静．室外泛光照明光照效果仿真系统．照明工程学报．1998，8
25. Boyce, P.R. 1979:The effect of fence luminance on the detection of potential intruders. Ltg. Res. Technol. 1
26. Sturges RobertH, O' Shaughnessy Kathleen, et. al Computational model for conceptual design based on extended function logic Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufactureing, 1996, 10
27. Helms, R.N. 1980:Illumination engineering for energy efficient luminous environments. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall
28. Jolley, L.B.W.,Waldram, J.M. and Wilson, G.H. 1930:The theory and design of illuminating engineering equipment. London:Chapman and Hall
29. David Neville Rocheleau, KunwooLee. System for interactive assembly modeling Computer Aided Design, 1987, 19(2)
30．朱腾辉，吴恩华等．基于象素的光照计算技术．计算机辅助设计与图形学学报．2002，14(9)
31．张俊，李凤森等．低端环境下实现虚拟敦煌漫游实时传输与绘制．计算机辅助设计与图形学学报．2002，14(6)
32．万华根，金小刚等．CAD与图形学领域的最新进展．国际学术动态．2001，(6)
33．William C．Wake著，郑荣林译．探索极限编程．北京：人民邮电出版社， 2002
34．Scott Meyers著，侯捷译．Effective C++中文版．武汉：华中科技大学出版社，2001
35．J．R．柯顿 A．M．马斯登著，陈大华等译．光源与照明．上海：复旦大学出版社，2000
36．Grady Booch著，邵维忠等译．UML用户指南．北京：机械工业出版社，2001
37．石教英著．虚拟现实基础与算法应用．北京：科学出版社．2002
38．David F Rogers著．计算机图形学的算法基础．北京：机械工业出版社．2002
39．里查德 怀特著．OpenGL超级宝典．北京：人民邮电出版社．2001
40．James Foley著．计算机图形学原理与实践．北京：机械工业出版社．2002
41．高志清著．3DSMAXScript动画制作基础．北京：人民邮电出版社．2001
42．陈平、蔡希尧．面向对象技术．西安：西安电子科技大学出版社，1991
43．张祖勋，黄明智．时态GIS的概念、功能和应用[J]．北京：测绘通报，1995，(2)：12—14
44．张万生，梁春广．可见光LED的进展--超高亮度LED及应用(二)，半导体情报，1997，34(4)：9—17．
45．王尔镇．新世纪照明用白色LED光源．真空电子技术，2002，2：20—24．
46．谷青译．白色LED及其灯具的开发．日本皇家协会杂志，2001，1：48．
47．杨笑卫．高亮度、纯白色LED灯的研制．中国照明电器，2000，1：27—29．
48．胡玉禧，安连生．应用光学．合肥：中国科学技术大学出版社，1996．
49．王惠刚．计算机仿真原理及应用．长沙：国防科技大学出版社，2000．
50．安连生，朱秋东．新型折反式LED高效率聚光器件．光学技术，1999，7(4)：29—30．
51．赵振民．照明工程设计手册．天津：天津科学技术出版社，1984．
52．刘振玉．光电器件．北京：北京理工大学出版社，1990．
53．边焕鹤．汽车电器与电子设备．北京．人民交通出版社，1997：217—224
54．邵红．汽车灯具的发展．灯与照明．2000．24(6)：60—61
55．孙家广．计算机图形学．第三版．北京．清华大学出版社．1998：519—536
56．张海藩．软件工程导论．北京．清华大学出版社．第三版．1998
57．周太明．光源原理与计算．上海．复旦大学出版社．1993：6—59
58．日本照明学会，《照明手册》翻译组．照明手册．北京：中国建筑工业出版社，1985．
59．安连生，李国栋．照明光学系统照度分布的计算机模拟分析．光学技术．1998．6．
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