第1章 LED窄光束光學系統設計

LED光源直接輸出的光發散角比較大，在遠距離照明的時候，能量比較分散，如圖1-1所示，這樣照射在目標面上的輻照度比較低，很難滿足照明要求。因此將LED光源應用于手電筒，港口或碼頭用的信號投射燈，需要設計合理的二次光學系統以減小LED輸出光的發散角。

圖1-1 LED直接照明目標面示意圖

采用單個反光杯或者透鏡都可以對LED光源進行準直。如果采用反光杯，對于發散角比較大的區域的光線可以很好地準直，而發散角比較小的區域的光線要照到反光杯上，需要把反光杯做得很深，導致了反光杯的體積很大，如圖1-2a所示，

圖1-2 單個反光杯或透鏡對LED光源進行準直

使用起來不方便。如果采用透鏡，小角度的區域的光線可以很好地準直，為使大角度光線能夠照到透鏡，透鏡的口徑要比較大，如圖1-2b所示。

TIR（全內反射）透鏡有效地將反射與透射結合起來，解決了上述提到的使用單個反光杯或單個透鏡的缺點。TIR透鏡的結構如圖1-3所示。TIR透鏡工作的基本原理都是將小角度區域的光采用透射式進行準直，大角度區域的光以反射式的方式進行準直。本章主要討論圖1-3b和c所示兩種結構的TIR透鏡設計。

圖1-3 幾種典型的TIR透鏡結構

圖1-3 幾種典型的TIR透鏡結構（續）