摘 要： 為了提高LED封裝光源照明系統(tǒng)的光照效率和照明空間顏色的均勻性， 并根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境照明系統(tǒng)的光形進(jìn)行控制， 對 LED封裝光源照明系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化必不可少。 本文針對目前LED封裝光源中的點(diǎn)光源、 擴(kuò)展光源以及自由曲面光學(xué)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析， 并對LED 封裝光源光學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：LED封裝光源； 光學(xué)設(shè)計(jì)； 自由曲面透鏡

引言

目前， 進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)后的LED封裝光源， 在照明領(lǐng)域的應(yīng)用中具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)， 適合于各種照明場合。LED封裝光源的光學(xué)設(shè)計(jì)分為一次光學(xué)設(shè)計(jì)和二次光學(xué)設(shè)計(jì)。 一次光學(xué)設(shè)計(jì)是指對LED芯片封裝過程進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)， 利用折射、 反射、 折射和反射混合等方式對LED封裝光源進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)及優(yōu)化， 提高LED芯片的出光效率。 二次光學(xué)設(shè)計(jì)是指對LED封裝光源的具體應(yīng)用進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)， 主要是在一次光學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上， 對光學(xué)反光杯、 光學(xué)擴(kuò)散板及光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)， 提高了LED照明系統(tǒng)的質(zhì)量。

LED封裝光源光學(xué)設(shè)計(jì)包括單顆芯片或多顆芯片組合一起封裝的點(diǎn)光源的光學(xué)設(shè)計(jì)、 多顆芯片組合封裝的擴(kuò)展光源的光學(xué)設(shè)計(jì)以及封裝光源的自由曲面光學(xué)設(shè)計(jì)。 本文主要是介紹光學(xué)模擬軟件及LED封裝光源光學(xué)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀， 并討論LED封裝光源光學(xué)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。

1.光學(xué)軟件及光學(xué)設(shè)計(jì)的步驟

目前， 國內(nèi)外主要的光學(xué)模擬設(shè)計(jì)軟件比較多，例如：TracePro、ASAP、Lighttools、OSLO和ZEMAX等， 他們各有各的特點(diǎn)， 見表1。LED封裝光源的光學(xué)設(shè)計(jì)步驟為：a.明確照明設(shè)計(jì)的目標(biāo)、 條件要求、 所用材料結(jié)構(gòu)和光照效率等， 然后進(jìn)行理論計(jì)算并確定設(shè)計(jì)方案；b.對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模型設(shè)計(jì)并利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件對整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，將模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行對照，并對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行反復(fù)修改優(yōu)化；c.確定設(shè)計(jì)方案。 其設(shè)計(jì)的流程圖如圖1所示。

圖 1.LED封裝光源的光學(xué)設(shè)計(jì)流程圖

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