一灯论坛Q Q 1020219596 LED 光源的透镜设计方法 光学元件是很精密的元件，制作成本较高，如果能减少元件的厚度，甚至做成片状透镜，则不但可以减少光学元件的尺寸，从而缩小灯具或其他设备的大小，还可以节省材料，降低成本。由于厚度减少，光吸收也减少，灯具或仪器效率也会随之提高，因此做成高质量的薄片形的光学零件一直是光学设计追求的目标之一。 菲涅尔（Fres nel）透镜是一种片状的薄形透镜，它一直以其轻、薄、价格低廉优势而在一些方面得到应用。但市场上的菲涅尔透镜多为等差半径的同心圆结构，其制作缺乏精确的光学设计过程，导致成像质量不是很高，有的甚至只是简单的波纹结构，其光学质量就更差了。即使是较好的菲涅尔透镜，也是通常将普通透镜分为小段后，近似为折线，并经过不同距离的简单平移 而形成，这 些设计方法上的缺陷 造 成了菲涅尔透镜的低质量。 LED 体 积 很小，但市场上销 售 的LED 用杯 状透镜大都 厚度在 10mm 以上，这 成为 LED在某 些场合 应用的致命 问 题 ，虽 然 可以用菲涅尔透镜来 减薄透镜的厚度和 减少光吸收，但如何 进 行 精确的光学设计却 很少见 到文 献 报 道 。 本文 介 绍 的是能获 得精确的超 薄锯 齿 形透镜的设计方法，其光学质量好，光线利 用率较高。因为一般 的菲涅尔透镜在理 论上就存 在浪 费 ，即透过透镜的光线理 论上就有一部 分不能到达 设计的目的地 ，本方法得到的透镜对 点 光源来 说 理 论上不存 在浪 费 。此外 ，各 个 小锯 齿之间 的距离也可根 据 需 要 而不同，而且 在同一透镜中 不同位 置 的锯 齿 间 距也可变 化 ，从而使这 种方法设计的锯 齿 形透镜有更广 泛 的适 应性 ，即它可以适 应不同的使用条 件和 不同的加 工条 件的需 求。 这 种锯 齿 形透镜适 用 LED 为光源的二 次 光学透镜。对 于LED 这 种尺寸很小的光源，具有小而薄的光学透镜是非 常有意 义 的。 一、设计原 理 单个 透镜一般 是一个 表 面形状为曲 面的透明 材料，其作用是改 变 光线的方向 ，形成所 需的光强 空 间 分布 。其缺点 是往 往 比 较厚，因此体 积 大成本高，而且 吸收也就大，特 别 是曲 率大的透镜更是如此。为简单计，举 一个 平凸 透镜的例 子 ，原 始 的平凹 透镜见 图1（a），相应地 传 统 的菲涅尔透镜见 图1（b...
