【摘 要】
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随着半导体技术的不断进步,高功率LED（发光二极管）已经成为现实,如果继续使用传统点光源的设计思路设计透镜,将会与实际照明结果产生很大偏差。本文介绍了几种常见的自由曲面设计方法,分析了它们的优缺点,并且针对扩展光源,提出了一种基于扩展量填充的自由曲面设计方法。本文详细介绍了非成像光学概念以及扩展量填充法的设计原理,并且使用该方法设计了一款TIR（全内反射准直透镜）。将该透镜与点光源设计的透镜进行对
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随着半导体技术的不断进步,高功率LED（发光二极管）已经成为现实,如果继续使用传统点光源的设计思路设计透镜,将会与实际照明结果产生很大偏差。本文介绍了几种常见的自由曲面设计方法,分析了它们的优缺点,并且针对扩展光源,提出了一种基于扩展量填充的自由曲面设计方法。本文详细介绍了非成像光学概念以及扩展量填充法的设计原理,并且使用该方法设计了一款TIR（全内反射准直透镜）。将该透镜与点光源设计的透镜进行对比,得到使用扩展量填充法设计的透镜光斑边界更加清晰、出射角度更小、准直性和能量利用率更高,验证了该方法的可行性。另外,本文还设计了一款三片式结构的光学系统,其中三片透镜均采用自由曲面作为表面。整个光学系统包括聚光透镜、双曲面准直透镜和非旋转对称透镜。其中聚光透镜先将出射光收束,再经过准直透镜进行准直,形成边界清晰的矩形光斑,最后通过非旋转对称透镜拉伸,形成目标面所需的长条光斑。本文分别介绍了三种透镜的设计思路,探索性的提出了两种子午面弧矢面分离式自由曲面构造方法。最后对该光学系统进行实际测试,在目标面上形成一个边界清晰、均匀度较好的长条形光斑,整灯效率大于83%,测试结果满足设计要求,证明扩展量填充法在多种透镜结构组成的光学系统中仍然适用。
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