摘要

　　LED具有功耗低、体积小、寿命长、无红外辐射等特点，是一种节能环保的绿色光源，在照明系统的应用中有着传统光源不能替代的优点。但是由于LED的外形和发光特性和传统光源有着很大的不同，使得现有的许多照明系统无法应用于LED，因此对LED照明系统的深入研究是必要而有意义的。

　　本文针对LED照明系统及其设计理论进行了研究，其主要工作如下：

　　1.针对应用在照明系统中的LED光源进行了研究，总结了LED的发光原理和光学特性，探讨了LED照明系统选择LED光源的理论依据，并给出了LED照度分布和光通量的计算方法。

　　2.针对LED照明光学系统，研究了应用于点光源和应用于扩展光源的设计理论和方法。重点论述了包括光学扩展量和边缘光线原理的非成像光学理论。并研究了一种非成像光学设计方法一SMS设计方法。

　　3.基于非成像光学理论，应用SMS设计方法设计了微型投影系统中的LED聚光器。提出了创新的“折叠光”四曲面结构，运用Light'tools软件对设计结果的仿真表明，与现有聚光器相比，聚光器光能利用率提高了近20%，在相同输出口径下，纵向尺寸减小了四分之三。

　　4.推导和完善了LED阵列通过透镜阵列聚光后的光强分布公式，并以此为基础设计了铁路信号机中的LED照明光学系统。经实验测试，样品达到国家规定的信号机相关的发光强度、发散角、发光口径等光学性能指标，且理论设计与实验结果一致。