摘要：LED自身的發(fā)光特點限制了其在照明領域的應用，如何合理分配LED的能量，在目標面上形成理想的照度是一個值得研究的問題。就不同應用場合下如何進行光學設計進行分析，通過采用非成像光學設計中光學擴展度守恒方法得到透鏡的方程，分別實現圓形均勻照明和矩形均勻照明，其中圓形照明面照度均勻性達到85%，矩形照明面照度均勻性達到75%，并建立了自由曲面透鏡三維模型，結合Tracepro進行光線追跡。仿真結果表明：提出的方法滿足相應的照明標準，驗證了理論設計的合理性。

關鍵詞：光學設計；自由曲面透鏡；LED；非成像光學；均勻照度

引言

隨著LED技術的不斷進步，白光LED技術日臻成熟，LED的優(yōu)勢越來越明顯，其將成為繼火焰，白熾燈，熒光燈之后的第四代照明光源的觀點已經得到了廣泛的認同。但是LED在推廣的過程中，由于其發(fā)光呈朗伯分布的特點，造成了很大的光浪費，LED光強分布圖如圖1所示。如何將LED的能量均勻分配，在照明面形成均勻的照度，實現將LED節(jié)能的優(yōu)勢最大化，一直是個很難解決的問題[1-2]。

以往在設計均勻照明的時候，采用了很多不同的方法，比如方棒(積分棒)，復眼透鏡等。但這些光學系統(tǒng)都存在許多不足之處，方棒照明系統(tǒng)經過方棒的多次反射，會造成光能的損失，復眼透鏡經過透鏡時也會造成光能的損耗，因此降低光能的利用率。這兩種光學系統(tǒng)會造成光學系統(tǒng)的 ...

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