引 言

在現(xiàn)代城市生活中， LED 的應(yīng)用隨處可見，無論是景觀照明，交通信號燈還是家庭照明，都具有節(jié)能這樣一個共同的特點(diǎn)，另外其性能穩(wěn)定 壽命長等特點(diǎn)使得 LED 的應(yīng)用越來越廣泛， LED 的市場需求越來越大 現(xiàn)在國內(nèi) LED 的發(fā)光效率最高可達(dá)到 142 lm/W，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于白熾燈，這使得 LED的應(yīng)用領(lǐng)域得到了很大的拓展， LED 的照明設(shè)計(jì)也隨之有了很大的發(fā)展，不同的照明設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)不同的照明目的，光學(xué)成像設(shè)計(jì)一般是傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)所采用的方法，但是這種設(shè)計(jì)方法具有明顯的缺點(diǎn)，即在優(yōu)化時需要設(shè)計(jì)人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)而且費(fèi)時費(fèi)力，這讓許多初學(xué)者無從下手 本文根據(jù)非成像光學(xué)設(shè)計(jì)原理，建立數(shù)學(xué)模型，對均勻照明設(shè)計(jì)方法進(jìn)行理論推導(dǎo)，利用 Tracepro 進(jìn)行模擬仿真，可以實(shí)現(xiàn)在特定區(qū)域內(nèi)的均勻照明。

1.朗伯光源和近朗伯光源

在LED的應(yīng)用中，需要設(shè)計(jì)LED的封裝透鏡光學(xué)結(jié)構(gòu)，控制LED的出光光束角，將其光束集中在一定的方向，于是便出現(xiàn)了不同的光束角，如2 1/2 為 120 90 60 30 等的 LED 器件。光束角為 120 的 LED 器件發(fā)光表現(xiàn)為朗伯光源特征，即各向同性，是較理想的光型[1]朗伯光源在某一方向上的發(fā)光強(qiáng)度 I 等于該光源發(fā)光面垂直方向上的發(fā)光強(qiáng)度 I0 乘以方向角的余弦，故朗伯光源又稱為余弦體光源，如圖 1 所示，其表達(dá)式為：

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