現(xiàn)階段，在全球能源日益短缺的形勢(shì)下，節(jié)能降耗現(xiàn)已成為我們不得不面對(duì)的嚴(yán)峻問(wèn)題。照明系統(tǒng)在帶給人們光明的同時(shí)，也無(wú)時(shí)無(wú)刻不在消耗著電能，為了盡可能減少電能的消耗，節(jié)能照明系統(tǒng)受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。LED以其能耗低、使用壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性高等特點(diǎn)，現(xiàn)已在諸多領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用。以往的LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是在實(shí)驗(yàn)內(nèi)利用模型來(lái)完成，設(shè)計(jì)完成后一旦發(fā)現(xiàn)其光學(xué)特性不符合要求時(shí)，就必須得重新設(shè)計(jì)，從而浪費(fèi)了大量的人力和財(cái)力。隨著應(yīng)用光學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，非成像光學(xué)理論及其方法也隨之完善。基于此點(diǎn)，本文就非成像光學(xué)應(yīng)用于LED照明進(jìn)行淺談。

1.非成像光學(xué)及其相關(guān)概念

1.1.非成像光學(xué)

與以往傳統(tǒng)的成像光學(xué)不同，非成像光學(xué)注重的并非是光源能夠在目標(biāo)平面上成像及成像后的質(zhì)量，其主要關(guān)注的是光源的能量利用率以及該能量在方位角及空間內(nèi)的具體分布情況。如圖1所示，在成像光學(xué)系統(tǒng)中，其主要傳遞的是物點(diǎn)的光強(qiáng)度及位置信息，而在非成像光學(xué)系統(tǒng)中，則主要是對(duì)物點(diǎn)能量進(jìn)行傳輸及重新組合與分配。

圖1.成像光學(xué)與非成像光學(xué)功能示意圖

1.2.能量收集率

非成像光學(xué)主要關(guān)注的是能量的分配，如果建立一個(gè)如圖2所示的非成像光學(xué)器件模型時(shí)，從中便可以清楚的看到，A所代表的平面是入射孔徑面積，而A 所在的平面則是出射孔徑面積。下面我們假設(shè)該器件的出射孔徑面積A 能夠讓全部光線(xiàn)都透過(guò)這部分面積出射，入射光束面積與出射光束面積這兩者之間的比值c就是能量收集率。通常情況下，2D系統(tǒng)中能量的最大收集率為C2D=l/sin，而在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的3D系統(tǒng)當(dāng)中，最大收集率為C3D=1/sin2θ。能量收集率的概念主要應(yīng)用于對(duì)非成像光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)估當(dāng)中。

圖2.能量收集率的概念