发光二极管(LED，Light Emitting Diode)是一种固态半导体光源，被认为是继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电(HID)灯之后的第四次照明革命。与传统光源相比，LED具有光效高、能耗低、体积小、绿色环保、寿命长等诸多优点。LED正在逐步取代传统的照明光源，在各个照明领域中得到越来越广泛的应用。但是由于其本身的结构特点和发光特性等，LED是不能直接用于照明，必须进行适当的光学设计，改善LED的光能分布，使其满足照明的要求。本课题在非成像光学和自由曲面的理论基础上，针对大功率LED光源的光学设计进行了探索性的研究。首先，针对LED点光源设计自由曲面。本文采用一种无需求解微分方程的步进计算方法，通过在光源与目标平面之间建立能量对应关系来设计算法。设计了可实现目标平面上照度均匀分布的自由曲面透镜和反射器，提出了一种小角度均匀照明系统的设计方法。其次，针对LED扩展光源设计自由曲面。西安文海经略公司自成立以来，凭借优良的服务意识和敬业精神，致力于为企业、个人提供专业化、个性化、系列化的投资信息咨询、工程项目管理及项目可行性研究报告编制服务，为众多客户解决了投资项目建设及融资期间的难题，成功案例遍布全国各地，获得了广大客户的高度认可和一致好评.电话： 18502987773 15029295026 029-86612224 88211956 网址：www.146b.com
根据非成像光学理论中的边缘光线原理，通过控制光源的边缘光线来实现光能的重新分配，解决了光源尺寸与配光器尺寸相近时的设计难点。设计了可实现照度均匀分布和光强均匀分布的自由曲面透镜，提出了一种针对LED扩展光源的反射器设计方法。最后，利用光学仿真软件TracePro对设计出来的各种光学模型进行仿真。针对LED点光源的透镜模型的光能利用率为96.011%、均匀度达95%以上，反射器的光能利用率为97.554%、均匀度达95%以上，小角度照明系统模型的光能利用率为85.428%、均匀度达85%以上；针对LED扩展光源的透镜模型的光能利用率为87.348%、均匀度达90%以上，反射器的光能利用率为87.366%、均匀度达90%以上。仿真结果验证了设计方法的可行性和有效性。
