浅谈LED水晶灯光源透镜设计

采用自由曲面原理设计一款水晶灯光源透镜，能够使LED替代白炽灯、卤素灯等传统光源应用于水晶灯，LED单灯性能稳定，系统寿命和可靠性更高。 目前，水晶灯光源以白炽灯或卤素灯泡为主，其具有发光角度大的优点，但水晶灯通常需要10-20个光源，甚至更多，耗电量大。水晶灯光源只有实现较大的发光角度，才能将周边的水晶打亮，呈现出晶莹剔透的光学效果，达到装饰作用。在实际使用中，发光角度在250°左右的光源基本可满足要求。

由于LED具有光效高、损耗低等优势，各厂家陆续推出LED光源水晶灯，但LED光强呈朗伯分布，出光角度110°-130°，要实现超过250°左右的出光角度，必须进行二次光学设计。目前，绝大部分LED水晶灯发光角度只有60°-160°。通过使用二次光学透镜，配合常用LED，可实现250°左右的出光角度，设计原理如下：

透镜顶部设计为一内凹面自由曲面反射面，外轮廓侧面是一弧线出射面，底部为锥圆台腔体入射面。光线自LED光源发出，从透镜底部内锥圆台腔体入射，一部分光线入射到透镜顶部的内凹自由曲面处，其少数光线直接折射出射，大部分光线反射到外轮廓侧面折射出射，另一部分光线直接由外轮廓侧面折射出射。