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
[1] “New Report Explores the Global Industrial and Commercial LED Lighting Market to Be Propelled by Government Prohibition on the Use of Incandescent Lamps.” WhaTech. September 28, 2015. Accessed September 29, 2015.
https://www.whatech.com/market-research/consumer/97505-global-industrial-and-commercial-led-lighting-market-to-be-propelled-by-government-prohibition-on-the-use-of-incandescent-lamps.
[2] “LUXEON Rebel and LUXEON Rebel ES Colors.” LUMILEDS. Accessed September 29, 2015.
http://www.lumileds.com/products/color-leds/luxeon-rebel-color
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