赵亚辉，范长江

(浙江师范大学 信息光学研究所，浙江 金华321004)

1 引 言

发光二极管( LED) 为半导体发光器件，不仅发光强度高，还具有体积小、寿命长、显色指数高等特点，是一种新型的绿色环保照明光源。目前，商用大功率LED 光通量已经达到100 lm/W，实验室达到165 lm/W，并且总光通量以每18 ～24个月翻一番的摩尔定律发展，具有成为第四代光源的巨大潜力［1-2］。LED 光源发出的光近似朗伯型，即光强在半空间呈余弦分布，直接用于照明时，路面上形成一个中间亮边缘暗的不均匀的圆斑，中心处很亮，径向衰减很快。而根据道路照明特点，路灯照明的最佳配光方式为类似矩形分布光场分布，因此，有必要对LED 发出的光做进一步的光束整形，以达到道路照明的需求并提高光能的利用率。采用LED 光源加透镜的整形方式可达到路面上产生均匀矩形斑的效果，但是，这种方案由于透镜对光的吸收而损失较大的能量，不利于光能的充分利用［3-5］。通过特别光学设计后的反射器可以克服以上不足，也能在路面上形成较为均匀的矩形照明区域［6-10］。

本文在非成像光学基础上，利用“边缘光线原理”和“裁剪法”设计了一款分段组合复合抛物面反射器，能将朗伯型发光的LED 光束整形为近似矩形分布，出光效率达96%以上。理论模拟证明:在高度为10 m，范围为10 m×30 m 内其照度均匀度达0.5 以上，满足目前我国国家道路照明规范要求。

2 设计方案

对于LED 光源，由于其芯片尺寸小( 目前功率型芯片的典型尺寸为1 mm ×1 mm，小功率芯片的尺寸更小) ，在设计配光系统时，首先忽略其尺寸对光学设计的影响，将其作为点光源研究其配光问题，然后考虑光源的实际尺寸做进一步的修改，已达到设定的配光要求。……