摘要

　　LED具有功耗低、體積小、壽命長、無紅外輻射等特點，是一種節(jié)能環(huán)保的綠色光源，在照明系統(tǒng)的應(yīng)用中有著傳統(tǒng)光源不能替代的優(yōu)點。但是由于LED的外形和發(fā)光特性和傳統(tǒng)光源有著很大的不同，使得現(xiàn)有的許多照明系統(tǒng)無法應(yīng)用于LED，因此對LED照明系統(tǒng)的深入研究是必要而有意義的。

　　本文針對LED照明系統(tǒng)及其設(shè)計理論進(jìn)行了研究，其主要工作如下：

　　1.針對應(yīng)用在照明系統(tǒng)中的LED光源進(jìn)行了研究，總結(jié)了LED的發(fā)光原理和光學(xué)特性，探討了LED照明系統(tǒng)選擇LED光源的理論依據(jù)，并給出了LED照度分布和光通量的計算方法。

　　2.針對LED照明光學(xué)系統(tǒng)，研究了應(yīng)用于點光源和應(yīng)用于擴(kuò)展光源的設(shè)計理論和方法。重點論述了包括光學(xué)擴(kuò)展量和邊緣光線原理的非成像光學(xué)理論。并研究了一種非成像光學(xué)設(shè)計方法一SMS設(shè)計方法。

　　3.基于非成像光學(xué)理論，應(yīng)用SMS設(shè)計方法設(shè)計了微型投影系統(tǒng)中的LED聚光器。提出了創(chuàng)新的“折疊光”四曲面結(jié)構(gòu)，運用Light'tools軟件對設(shè)計結(jié)果的仿真表明，與現(xiàn)有聚光器相比，聚光器光能利用率提高了近20%，在相同輸出口徑下，縱向尺寸減小了四分之三。

　　4.推導(dǎo)和完善了LED陣列通過透鏡陣列聚光后的光強(qiáng)分布公式，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計了鐵路信號機(jī)中的LED照明光學(xué)系統(tǒng)。經(jīng)實驗測試，樣品達(dá)到國家規(guī)定的信號機(jī)相關(guān)的發(fā)光強(qiáng)度、發(fā)散角、發(fā)光口徑等光學(xué)性能指標(biāo)，且理論設(shè)計與實驗結(jié)果一致。