[发明专利]基于遗传算法优化的LED光源布局方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法优化的LED光源布局方法，包括如下步骤：步骤1、构建三维空间模型；步骤2、设置光照接收器和LED光源的位置，照度接收器所在空间位置为(x,y,z)，LED光源所在空间位置为(X,Y,Z)；步骤3、建立照度均匀度的适应度函数，确定个体的适应值；步骤4、基于谢菲尔德遗传算法，求解出以照度均匀度最优为目标的LED光源布局。本发明根据接收高度所在平面的照度均匀度建立了适应度函数，照度均匀度增大，适应值增大，优秀种群能够被遗传算法保留的概率也提高，相比于典型的寝室模型光场分布有了很大的提升；从而保证优秀基因在每一代种群中得到一定的保护。

技术领域

本发明涉及LED光源布局技术领域，具体涉及一种通过遗传算法寻找照度均匀度最优的LED光源布局的求解方法。

背景技术

照度均匀度是指最小照度值与平均照度值之比，照度均匀度越大说明某一空间中，光照分布越合理，反之说明分布越不合理。遗传算法是一种模仿生物进化的数学模型，它采用概率化的求解方法，能够根据适应度函数自适应的调整搜索范围。

发明内容

1、本发明的目的

本发明提出了一种利用遗传算法优化以照度均匀度最优为目标的LED光源布局的方法，改善室内光照布局。

2、本发明所采用的技术方案

本发明公开了一种基于遗传算法优化的LED光源布局方法，具体为：

步骤1、构建三维空间模型；

步骤2、设置光照接收器和LED光源的位置，照度接收器所在空间位置为(x,y,z)，LED光源所在空间位置为(X,Y,Z)；

步骤3、建立照度均匀度的适应度函数，确定个体的适应值；

步骤4、基于谢菲尔德遗传算法，求解出以照度均匀度即适应度函数最优解，为目标的LED光源布局。

更进一步，所述的步骤3具体为：

假设LED光源的光辐射模型符合朗伯辐射模型，

其中R(θ)表示LED辐射强度；θ表示辐射角；P_s表示LED辐射的功率；

在室内照明系统中，有两个指标：发光强度和光照强度，发光强度是用来形容光源发光亮度的物理量，符号是I，单位是candela；发光强度主要与灯源的光通量成正比，与立体角成反比，即：

立体角是用来形容从某点看到某个物体大小的物理量；立体角主要与物体投影在单位球上的面积成正比，与单位球的半径的二次方成反比；即：

物体光照强度用来形容单位面积所能接收的光的能量多少的物理量，符号是E，单位是Lx；光照强度主要与光通量成正比，与单位面积成反比，即：

假设LED偏离照度接收器的角度为ψ，LED的辐射角为Φ，d表示LED光源和接收器的直线距离，故：

所以，照度接收器面元所接收单个LED的照度可以表示为：

将相应坐标转换成笛卡尔坐标系得：

其中，(x,y,0.85)是照度接收器的坐标，(X,Y,3)是LED的坐标，I₀是指单个LED的中心光强，m是辐射模式数；