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，則會對遠處的車輛產(chǎn)生眩光，這部分的光需要進行截光設計，所謂截光設計，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）中進行3維實體模型的建立。將二次光學透鏡實體連同LED的實體模型輸入到LightTools[5]中進行光線追跡，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：全反射式二次光學透鏡的光線追跡

　　圖7為單顆透鏡在12米遠處的照度分布，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%。單顆透鏡光強的遠場角度分布（配光曲線）如圖8所示，圖中實線為Y方向的遠場角度分布，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米遠處的照度分布（點擊放大）

圖8：單顆透鏡光強的遠場角度分布

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，其照度是遠遠不夠的。一盞LED路燈往往需要由很多顆LED組成，才能達到所需的照度。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。由于單顆二次光學透鏡已經(jīng)實現(xiàn)了長方形光斑的配光設計，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

　　假設接收屏放置于12米遠，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。整燈的光強的遠場角度分布為蝙蝠翼分布，圖中實線為Y方向的遠場角度分布，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米遠處的照度分布（點擊放大）

圖11：整燈光強的遠場角度分布

　　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的配光設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，提供符合于國家標準所要求的配光，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完成設計，外側(cè)的全反射面和上表面的自由曲面則通過數(shù)學模型精確計算而成。本設計結(jié)合了光學設計、數(shù)學建模、以及3維曲面造型，以及邊緣光線理論。是LED非成像二次光學的一個典型的設計方法。