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)及其設計理論進行了研究，其主要工作如下：

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

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

　　3.基于非成像光學理論，應用SMS設計方法設計了微型投影系統(tǒng)中的LED聚光器。提出了創(chuàng)新的“折疊光”四曲面結構，運用Light'tools軟件對設計結果的仿真表明，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.推導和完善了LED陣列通過透鏡陣列聚光后的光強分布公式，并以此為基礎設計了鐵路信號機中的LED照明光學系統(tǒng)。經實驗測試，樣品達到國家規(guī)定的信號機相關的發(fā)光強度、發(fā)散角、發(fā)光口徑等光學性能指標，且理論設計與實驗結果一致。