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在X方向剩余從LED射出的角度q為76°至90°的這部分光線，如果不經(jīng)過配光直接射出，則會對遠(yuǎn)處的車輛產(chǎn)生眩光，這部分的光需要進(jìn)行截光設(shè)計，所謂截光設(shè)計，并不是把這部分的光遮擋，而是將這部分的光重新分配到所需要的地方。這里采用透鏡兩端的全反射面EF將這部分光進(jìn)行收集并重新分配，計算方法同上述圖4的算法一樣，重新分布后的光束角為±30°。

　　3、全反射式二次光學(xué)透鏡的計算機模擬

　　透鏡所有的透射面和反射面的輪廓線計算完成之后，數(shù)據(jù)點可以輸入到3D建模軟件（如CATIA或者Unigraphics）中進(jìn)行3維實體模型的建立。將二次光學(xué)透鏡實體連同LED的實體模型輸入到LightTools[5]中進(jìn)行光線追跡，如圖6所示。LED芯片的發(fā)光面賦予1´1mm的郎伯型的發(fā)光特性，輸出光通量設(shè)置為80流明/瓦，單顆為1瓦，透鏡的短邊方向為垂直于馬路的方向（Y方向），透鏡的長邊的方向為沿著馬路的方向（X方向）。

圖6：全反射式二次光學(xué)透鏡的光線追跡

　　圖7為單顆透鏡在12米遠(yuǎn)處的照度分布，光斑最大照度值為0.167勒克斯，在36米´14米范圍之內(nèi)的其均勻度超過了50%。屏幕總共收集到的光通量為78.715l流明，換算成透鏡的出光效率，為98.39375%，考慮到透鏡材料本身的透過率，假設(shè)透鏡材料本身的透過率為92%，實際注塑出來的透鏡產(chǎn)品的效率將超過90%。單顆透鏡光強的遠(yuǎn)場角度分布（配光曲線）如圖8所示，圖中實線為Y方向的遠(yuǎn)場角度分布，其峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±30°；虛線為X方向的遠(yuǎn)場角度分布，其峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±60°。透鏡在X方向的配光曲線為很好的蝙蝠翼分布。

圖7：單顆透鏡在12米遠(yuǎn)處的照度分布（點擊放大）

圖8：單顆透鏡光強的遠(yuǎn)場角度分布

4、LED路燈的整燈的計算機模擬

　　由于一般的道路照明要求路面照度的平均值超過20勒克斯，采用單顆的高功率LED來實現(xiàn)道路的照明，其照度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。一盞LED路燈往往需要由很多顆LED組成，才能達(dá)到所需的照度。根據(jù)不同路面、燈桿高低、以及燈距的要求，可以分別采用不同數(shù)量的高功率LED，LED路燈往往有30瓦、60瓦、90瓦、120瓦、160瓦等不同的規(guī)格。由于單顆二次光學(xué)透鏡已經(jīng)實現(xiàn)了長方形光斑的配光設(shè)計，整個路燈只需要將這些LED透鏡按照相同的方向排列起來裝配在一個平的散熱板上即可，透鏡排列的間距和排列形狀對配光沒有影響。圖9為LED路燈整燈的建模及在LightTools中的光線追跡。這里總共排列了160顆、單顆1W、每瓦80流明的LED。

圖9：整燈的建模及光線追跡

　　假設(shè)接收屏放置于12米遠(yuǎn)，由于所有的透鏡都是按照一個方向排列的，整燈的光斑形狀和光強的遠(yuǎn)場角度分布與單顆透鏡的完全相同，唯一不同的是照度值和配光曲線的發(fā)光強度值按照LED的數(shù)量乘了一個倍數(shù)，如圖10和圖11所示。在36米長´14米寬的范圍，平均照度超過20勒克斯，照度均勻度超過了50%，光斑最強的照度值為26.7勒克斯。整燈的光強的遠(yuǎn)場角度分布為蝙蝠翼分布，圖中實線為Y方向的遠(yuǎn)場角度分布，其峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±30°；虛線為X方向的遠(yuǎn)場角度分布，其峰值光強一半位置處的光束角寬度約為±60°。在X方向，配光曲線中心的發(fā)光強度值約為4,000Cd(坎德拉)，±60°的位置約為8,000Cd。光斑寬度超過14米，大約可以覆蓋4車道。

圖10：整燈在12米遠(yuǎn)處的照度分布（點擊放大）

圖11：整燈光強的遠(yuǎn)場角度分布

　　5、結(jié)論：

        由于大部分出廠的高功率白光LED為郎伯型的光度分布，利用XY方向非軸對稱的自由曲面二次光學(xué)的配光設(shè)計可以有效解決路燈的光型、出光效率、均勻性、配光角度、眩光和安全性等問題，提供符合于國家標(biāo)準(zhǔn)所要求的配光，真正實現(xiàn)環(huán)保和綠色的照明。全反射二次光學(xué)透鏡的采用可以實現(xiàn)很高的配光效率，得到超過90%的輸出效率。全反射透鏡上表面的“W”型自由曲面，可以將道路方向的配光曲線設(shè)計成蝙蝠翼形，實現(xiàn)很好的均勻度。透鏡底部用來聚光的非球面柱面鏡由Zemax完成設(shè)計，外側(cè)的全反射面和上表面的自由曲面則通過數(shù)學(xué)模型精確計算而成。本設(shè)計結(jié)合了光學(xué)設(shè)計、數(shù)學(xué)建模、以及3維曲面造型，以及邊緣光線理論。是LED非成像二次光學(xué)的一個典型的設(shè)計方法。