基于椭流线法的LED射灯菲涅耳反射器设计＊

李 栋，贺叶美，梁 雪，刘 正，喻 玺，张 航

（浙江工业大学 应用物理系，浙江 杭州 310023）

引 言

LED光源因其具有节能环保、长寿命和高显色性等优点而成为照明产业的一颗新星，在大屏幕显示、液晶显示、路灯照明和工业照明等领域得到广泛应用，但由于LED具有独特的朗伯型发光特性，传统光学设计方法不适合LED照明设计，通常需要有针对性的进行二次配光设计，以达到特定的照明要求［1－3］。

LED系统设计中二次配光设计的理论基础是非成像光学原理，其目的是将LED光源能量合理分配和高效利用。LED照明系统的二次配光设计主要分为三类：折射型、反射型和折反混合型。一般而言，折射型配光透镜具有体积小和效果好的优点，如自由曲面透镜已经在大功率LED路灯照明中得到广泛的应用，但也存在色散问题和设计难度大的不足；反射型配光器件具有高光效，可以避免色散问题的引入，从而降低设计难度。折反混合型是非成像光学设计的一个重要发展方向，可以兼具两者的优点［4－10］。

文中应用一种基于均分配焦椭流线法设计的菲涅耳反射器对朗伯型LED进行二次配光，取得良好的配光效果。菲涅耳透镜的本质是用一系列的环带球面透镜代替完整球面透镜，并实现球面透镜的光学效果。将菲涅耳透镜的环带曲面进一步拓展到反射曲面上，结合非成像光学椭流线理论，构建一系列独立的环带椭流面，应用到LED射灯的二次配光设计中，实现指定区域的均匀照明。……