2。2 一次光学设计

一次光学设计目的是提高LED的出光效率，并解决一些LED的出光问题，包括出光角度、出光光强、总光通量、色温等，把LED芯片封装成LED光电零组件时，就需要先以封装材料的形状入手进行一次光学设计，所以一次光学设计主要的对象就是芯片、支架、模粒。论文网

LED的封装树脂透镜和内部的反射器等构成一次光学系统。LED的一次光学设计主要分为折射式、反射式和折反式3种方式。

2。2。1 折射式

LED芯片发射的光线在壳体表面折射,特点如下：

⑴光线经过透镜时会发生折射而聚光，随着不断适当调整透镜与光源之间的角度和远近时，折射后的光斑会变得很均匀。

⑵聚光面包含的立体角有限，约70%～80%的白光从侧面泄露，发光效率低。

⑶提高出光率方法：增加反光杯面积，收集侧面光线。

⑷聚光方法：增加透镜曲率。

2。2。2 反射式

反射式LED封装结构分为背向反射和正向反射两种类型；

①在正向反射式的反光杯中，LED光源发光面背向发光杯，使用抛物面侧面区域对LED侧面光线反射至某一方向。优点：工艺简单， 纵横比适中，光束发散小，聚光效率80%以上，光线无遮挡。

②在背向反射式的反光杯中，LED光源发光面正向发光杯，管芯位于抛物面焦点。利用反光杯的所有区域对光线进行调整。优点：聚光效率高，可达到80%以上；缺点：芯片对光线有遮挡，要求芯片的纵横比小。

2。2。3折反射式

在正向反射式的情况下再加上一折射透镜，达到聚光效果，从而提高聚光效率。

2。3 二次光学设计

二次光学设计的是为了提高LED照明器具的有效光利用率而进行的优化设计。其目的是对整个系统的出光效果、光强、色温分布进行设计。传统光源灯具的光利用率较低，这是因为传统光源四面发光，部分光被光源自身挡住，并且传统光源的发光点大，不宜进行光学设计，所以传统灯具的发光效率不高。然而LED光源非常接近点光源，方向性很强，利用好的LED的特性是光学设计的关键。当在照明系统中，需要光源亮度很高时，可以选用线性的LED灯条，再加装透过率高的灯罩材料提高出光率；最后再加入导光板技术可以让LED点光源变为面光源，提高光源亮度的均匀性，达到防止眩光的的效果；经过合理的LED阵列设计和二次光学设计，能使LED灯具达到理想的配光曲线。二次光学设计是提高LED灯具有效光利用率的必要手段，具体的实现方法有很多，除了LED+折光板和LED+透镜外，还有LED+反光杯和LED+反光杯+透镜以及按投射方式划分的单个LED模块投射和多个LED模块分区域投射等。文献综述

在LED二次光学设计中，应当选用透光率高的透镜，以提高灯具的效率。透光率是LED透镜的一个重要技术参数，其计算公式为到达目标面上的光通量与LED的光源所发出的光通量之比。

2。4光束角的设计

如果要想按照人们的意愿控制光线的转换、分配等问题，就必须要有光控元件。灯具中常用的光学器件有反射器件、折射器件、漫射器件、滤光器件、屏蔽器件，其中反射器的轮廓形状种类、灯泡相对于反射器的位置以及灯泡尺寸外形和种类是光束形状和光分布的决定因素，而光束形状和光分布又决定了灯具的应用范围。

光束角用来表示灯具发出的光束的宽窄，定义为光束轴平面上光强度下降到峰值的50%时的两光线的夹角。

光束角反映在被照墙面上就是光斑大小和光强，相同的光源在不同角度的反射器中使用时，如果光束角越大，则中心光强就会越大、而光斑就会相应变小，相反随着光束角的变小，周边光强就会变大，散射的效果变差。光束角大小直接受到灯泡和灯罩的相对位的影响