照明案例：LED混合准直透镜

发光二极管，或者LED，近几年已经超越了白炽灯光源，应用也越来越广泛。LED具有尺寸小、发光效率高、使用寿命长[1]等优点。LED也有光学工程师必须处理的不良特性，比如混色和准直的需要。在这个例子中，我们看一个混合准直透镜的示例。

FRED模型

LED在整个半球上发光，但是大多数照明应用中要求对输出的光的方向进行控制。一个简单的正透镜不足以将大角度光折射成准直光束。为了重新定向所有发射光，可以设计一个混合折射/反射透镜。混合准直器的一个例子如图1所示。中央部分由正的轴锥镜构成，用来折射具有小发射角的光线，外侧部分为倾斜的抛物面。该区域利用全内反射来重新定向具有大发射角度的光线。

图1.放置在LUMILEDS Rebel Amber LED[2]上折射/反射准直透镜的光线追迹示意图

为了评估混合透镜的准直性能，光的强度在距离LED 1m外的探测平面上评估。没有准直器时，检测到 /-50° FWHM的强度。添加准直器后，强度显著地减小到了 /-6° FWHM（图2）。

图2a 来自LUMILEDS Rebel Amber LED没有混合准直透镜的强度

图2b来自LUMILEDS Rebel Amber LED具有混合准直透镜的强度