基于折射/全反射/反射/折射结构的LED准直系统的设计

• 作者: 倪平涛 刘华 刘英 孙强 李也凡 王鹤 荆雷 许家林 赵会富
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 非成像光学 多面同步法(SMS) 自由曲面 RIXR结构 LED准直系统
• 年，卷（期）: 2011,（7）
• 所属期刊栏目: 现代应用光学
• 页码范围: 1472-1479
• 分类号: TN312.8|TH703
• 字数: 3877字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20111907.1472

摘要

设计并优化了高效且结构紧凑的折射/全反射/反射/折射式(RIXR)LED准直系统,用于收集大角度范围内的光线获得具有较小发散角的准直光束.首先,根据非成像光学理论中的边缘光线原理以及多面同步(SMS)设计方法计算系统初始结构的面型;然后,利用Zemax光学设计软件对初始结构进行优化设计;最终得到最佳结构的LED准直系统.优化设计得到的RIXR型准直系统的半口径为20 mm、纵横比为0.25、集光角为200°.LED准直系统经反向光线追迹得到边缘视场(±3.178°)点列图的均方根半径＜2.1 μm,故边缘视场达到了很好的聚焦效果.充分考虑材料的吸收损失和界面的反射损失后,光能利用率高达83.48%.实验表明,基于RIXR结构的LED准直系统具有光能利用率高、结构紧凑、体积小、便于应用等特点.