实现在不同场合中LED均匀照明的方法研究

摘要：LED自身的发光特点限制了其在照明领域的应用，如何合理分配LED的能量，在目标面上形成理想的照度是一个值得研究的问题。就不同应用场合下如何进行光学设计进行分析，通过采用非成像光学设计中光学扩展度守恒方法得到透镜的方程，分别实现圆形均匀照明和矩形均匀照明，其中圆形照明面照度均匀性达到85%，矩形照明面照度均匀性达到75%，并建立了自由曲面透镜三维模型，结合Tracepro进行光线追迹。仿真结果表明：提出的方法满足相应的照明标准，验证了理论设计的合理性。

关键词：光学设计；自由曲面透镜；LED；非成像光学；均匀照度

引言

随着LED技术的不断进步，白光LED技术日臻成熟，LED的优势越来越明显，其将成为继火焰，白炽灯，荧光灯之后的第四代照明光源的观点已经得到了广泛的认同。但是LED在推广的过程中，由于其发光呈朗伯分布的特点，造成了很大的光浪费，LED光强分布图如图1所示。如何将LED的能量均匀分配，在照明面形成均匀的照度，实现将LED节能的优势最大化，一直是个很难解决的问题[1-2]。

以往在设计均匀照明的时候，采用了很多不同的方法，比如方棒(积分棒)，复眼透镜等。但这些光学系统都存在许多不足之处，方棒照明系统经过方棒的多次反射，会造成光能的损失，复眼透镜经过透镜时也会造成光能的损耗，因此降低光能的利用率。这两种光学系统会造成光学系统的 ...

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