3 大功率LED照明灯具透镜模型
对于理想的光学系统而言，当不考虑反射，折射，散射等损失的情况下，则光束经过该光学系统之后光学扩展度守恒，在非成像光学设计之中，这是在设计过程之中需要考虑的一个非常重要的因素，要从两个方面来讲，对于光源来说，光学扩展度越小越好，然而对于光学元件来说，情况却恰恰相反，光学扩展度对于光学元件而言应该是越大越好，当然光学扩展度也并不是越大越好的，因为随着光学扩展度的增加并不一定能为整个光学系统带来相同程度的能量效率的提高，反而会引起光学系统设计复杂度和生产成本的大幅度提升，因此当进行非成像光学系统设计的时候，应该合理的利用光学扩展度这个概念，控制光线的走势，实现光学扩展度的守恒，以便获得理想的光能利用率并且满足照明均匀性指标的要求将该曲线绕旋转一周即可得到透镜实体模型，大功率LED照明灯具透镜模型的外表面即为所求的自由曲面如图2所示。
4 大功率LED散热器的设计
大功率LED照明灯具的传热是物质在温度差作用下所发生的热量传递过程，无论在一个物体内部或者一些物体之间，只要存在温差，热量就将以某一种或某几种方式自发地从高温处传向低温处。热量传递有三种基本方式：热传导（导热）、热对流、热辐射与传统光源相比，LED的突出特点是体积小、结构紧凑、方便嵌入各种灯具。作为光源的载体，灯具的散热设计对LED发挥其优势至关重要。若灯具的散热效率设计较高，不但可以延长LED的使用寿命，还可以减轻灯具的重量，拓展其应用范围。反之，则会影响LED优势的发挥，甚至成为其应用的瓶颈。
因此本章重点讨论散热器的设计。我们知道散热方式通常有两种：第一种是主动式散热，即通过外加风扇、水冷或者热管回路、微通道致冷、半导体致冷等强迫致冷的方法等来进行散热，其特点是散热效率高，散热器体积小，结构紧凑。缺点是会增加额外的功耗，并且考虑到灯具有防护等级等要求，还会增加灯具设计的难度；第二种是被动式散热，主要依靠空气的自然对流，通过散热片将热源产生的热量自然散发到空气中，其散热的效果与散热片大小相关。这种方式结构简单，但散热效率比较低。对于照明系统来说，由于该散热方式容易和灯具结构相结合，结构相对比较简单，并且不需要额外的功耗，同时出于加工、材料成本，维护系数等方面的综合考虑，所以使用被动散热的整体成本相对较低。目前主流方向还是采取第二种方式，通过合理设计散热器来最大限度的满足照明系统的散热要求，同时最大限度地节约成本。本公司销售的一款大功率LED路灯散热器进行具体的优化设计，该散热器由两个相同的模块构成。大功率LED照明灯具的优化设计散热器的外观如图3所示。