基于复合抛物面反光杯和菲涅尔透镜组合的洗墙灯LED条形光斑设计优化

王勇恒

(广东三雄极光照明股份有限公司，广东 广州 511495)

引言

作为新一代照明光源，LED相比于传统电光源，优点众多，但LED芯片的发光光强随着发光角呈现余弦分布，在众多的照明场景中，不能满足照明需求，需根据要求进行二次光学设计，对LED光强再分布[1]。

现代洗墙灯一般运用LED的条形光斑特性，朝向建筑物所需照明区域，亮化照明美化环境。传统洗墙灯采用全内反射(Total Internal Reflection，TIR)透镜配光[2]，控光效率高，但LED芯片发光经透镜后会造成约10%～12%光通效率损失，且透镜折射照明区域光线还会出现色差。有些设计者对透镜出光面进行磨砂或晒纹处理，达到混光减少色差效果，但又分散光线增大副光斑，使光线利用率低，进一步损失部分的光通量，导致与建筑物体相对一侧光照不均匀且存在眩光，洗墙灯具出光口靠近墙面处产生波浪光照，影响装饰效果[3]。

为解决洗墙灯以上问题，本文提出反光杯和菲涅尔透镜组合的光学器件[4]设计思路，运用反光杯控制LED芯片120°大立体角范围的光能量，让其直接反射到照明区域，避免经透镜的出光损失；采用菲涅尔透镜控制LED芯片120°内小立体角部分光能量，控制未被反光杯反射而导致的副光斑，使整个光学器件实现全方位控光，高效利用光通量。这两部分光在照明区域叠加，获得洗墙灯所需均匀条形光斑，解决在同电气和同结构条件下，使用传统TIR条纹透镜的洗墙灯具，不能同时达到所需的光束角和80%出光效率问题。

1 设计要求和思路

1.1 洗墙灯单颗LED光学器件设计要求

洗墙灯内部是由若干单颗LED光学器件组成，要求每个LED光学器件的配光平面照射效果符合条形光斑，光通量均匀叠加。……