二次光學(xué)是直接決定 LED路燈的輸出效率、配光分布、均勻度及眩光程度的重要環(huán)節(jié)。綠色環(huán)保的城市道路照明要求LED路燈產(chǎn)生正好覆蓋馬路的長(zhǎng)方形的光斑，對(duì)馬路之外的其他地方譬如居民樓和建筑物的光污染盡量的少。XY 非軸對(duì)稱的自由曲面二次光學(xué)的配光設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的最好的方法。使得在單個(gè)透鏡模組上就可以完成高效率長(zhǎng)方形的輸出光斑、蝙蝠翼形的遠(yuǎn)場(chǎng)角度分布、以及實(shí)現(xiàn)截光設(shè)計(jì)。整個(gè)燈頭的結(jié)構(gòu)變得非常的簡(jiǎn)潔，只要將這些完成配光設(shè)計(jì)的 LED透鏡模組，按照同一個(gè)方向排列在一塊平面的PCB 板上即可，簡(jiǎn)化了 LED路燈的機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱管理、以及電源控制的排布。本文介紹了一種全反射型的二次光學(xué)透鏡的設(shè)計(jì)，該透鏡可以實(shí)現(xiàn)很高的輸出光效率、蝙蝠翼形的配光曲線分布、以及較均勻的長(zhǎng)方形光斑。 

1.技術(shù)背景 

LED固態(tài)半導(dǎo)體照明技術(shù)被認(rèn)為是 21世紀(jì)的戰(zhàn)略節(jié)能技術(shù)。中國(guó)、歐洲和北美的許多國(guó)家和城市都已經(jīng)進(jìn)行了 LED道路照明技術(shù)的開(kāi)發(fā)和大力推廣，相比于金屬鹵素?zé)簦∕H）和高壓鈉燈（HPS），LED 路燈擁有更長(zhǎng)的壽命（大于 5倍）；除此之外，LED 路燈還具有更好的可控性和光效，可以節(jié)能 50%之多。LED 路燈的另一個(gè)綠色能源的特征是光源本身不含有害物質(zhì)汞。光學(xué)方面，LED 芯片的小光源特性可以比較容易實(shí)現(xiàn)精確的配光和二次光學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確控制光線的方向，把光充分的分配到所需要照明的馬路上，防止光污染和眩光。

二次光學(xué)設(shè)計(jì)是決定 LED路燈的配光曲線、輸出光效、均勻度、以及眩光指數(shù)的一項(xiàng)重要技術(shù)。現(xiàn)有市場(chǎng)上大部分的高功率白光 LED 的光度分布是郎伯分布，光斑是圓形的，峰值光強(qiáng)一半位置處的光束角的全寬度約為120°。 LED路燈如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)二次光學(xué)的配光設(shè)計(jì)，那么照在馬路上的光斑會(huì)是一個(gè)“圓餅”，如圖1（a）所示，大約 1半左右的光斑會(huì)散落到馬路之外而浪費(fèi)掉，并且光斑的中間會(huì)比較亮，到周圍會(huì)逐漸變暗。這種燈裝在馬路上之后，路燈之間會(huì)形成很明顯的明暗相間的光斑分布，對(duì)司機(jī)造成視覺(jué)疲勞，引發(fā)事故。這種情況下的 LED 路燈就不能叫做“節(jié)能”和“綠色照明”了。 

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