小光束角的LED一次透镜的研究开题报告

1.1 研究背景

发光二极管（LED）是一种优良的发光光源，与传统光源相比，LED光源有很多优点，如节能环保、体积小、发光均匀稳定、寿命长等，近年来，LED光源已经在照明领域广泛应用。目前大多数LED光源在应用时一般不加一次透镜或加半球形一次透镜，这种光源得到的光场通常为朗伯型，而朗伯型光场的光束角较大。而在有些应用中，需要小光束角的LED光源，如：透射式探照灯、透射式手电筒、舞台灯等应用领域。为了实现小光束角的LED光源，需要对其进行优化设计。

目前在灯具中设计合适的二次透镜可以获得小光束角的光，但是从LED光源发射出的光，只有透射到灯具二次透镜表面的部分，才能有效被透镜准直射出，成为这类灯具主要的有效光线。而没有投射到透镜表面的光，则自由散出，对照射距离没有显著作用。对于朗伯型光场，光利用效率越高，则所需透镜的直径要加大很多，会带来透镜制作成本和难度增加，灯具体积和重量增加等一系列问题。二次透镜是为了获得所需光场加装在光源前方的，二次透镜与光源之间通常存在空隙、距离，没有连成一体。与二次透镜相比，设计的一次透镜体积小、重量轻，在光源封装时实现与芯片的无缝连接，便于安装，出光率提高。为了进一步扩大LED光源应用市场，需要对其进行一次透镜的设计，得到小光束角的LED光源。

1.2 研究目的

一般的LED光源产生的光场为朗伯型光场，其光束角较大，本研究通过一次透镜的设计，提供一种小光束角的光源，并且具有提高光取出效率、制程简单便捷、成本低、体积小等优点。

1.3 研究意义

本研究提供的小光束角的光源结构简单，可有效提高光取出效率、制程简单便捷、成本低、体积小、适于规模化制造和应用。将透射式照明应用中的光的利用效率大大增加；相比于未加透镜的光源，使出光功率提高10%以上。相比通常的朗伯光场，在同样光利用效率条件下，灯具透镜直径能够降低很多，与此对应灯具的体积重量都会降低。因此，展开小光束角的LED一次透镜的研究具有实用价值和研究意义。