第1章 LED窄光束光学系统设计

LED光源直接输出的光发散角比较大，在远距离照明的时候，能量比较分散，如图1-1所示，这样照射在目标面上的辐照度比较低，很难满足照明要求。因此将LED光源应用于手电筒，港口或码头用的信号投射灯，需要设计合理的二次光学系统以减小LED输出光的发散角。

图1-1 LED直接照明目标面示意图

采用单个反光杯或者透镜都可以对LED光源进行准直。如果采用反光杯，对于发散角比较大的区域的光线可以很好地准直，而发散角比较小的区域的光线要照到反光杯上，需要把反光杯做得很深，导致了反光杯的体积很大，如图1-2a所示，

图1-2 单个反光杯或透镜对LED光源进行准直

使用起来不方便。如果采用透镜，小角度的区域的光线可以很好地准直，为使大角度光线能够照到透镜，透镜的口径要比较大，如图1-2b所示。

TIR（全内反射）透镜有效地将反射与透射结合起来，解决了上述提到的使用单个反光杯或单个透镜的缺点。TIR透镜的结构如图1-3所示。TIR透镜工作的基本原理都是将小角度区域的光采用透射式进行准直，大角度区域的光以反射式的方式进行准直。本章主要讨论图1-3b和c所示两种结构的TIR透镜设计。

图1-3 几种典型的TIR透镜结构

图1-3 几种典型的TIR透镜结构（续）