為此，特采訪了“2014年度國家技術發明獎獲”獲得者、清華大學深圳研究生院錢可元教授。錢可元教授因在“調控光線行為的三維自由光學曲麵構建及其在半導體照明中的應用”的研究貢獻，於2015年1月9日榮獲該獎項。

　　

　　

影響LED光學設計最重要的因素包括光，電，機械三部分。光裏麵
，除了光源本身，光學係統的設計尤為重要。因為LED是一個點光源，想要滿足各種各樣的照明需求，必須要搭配上相應的光學係統。

　　

“從LED燈deng珠zhu的de封feng裝zhuang而er言yan，一yi次ci配pei光guang比bi較jiao簡jian單dan。封feng裝zhuang企qi業ye一yi般ban都dou是shi立li足zu於yu成cheng本ben與yu量liang產chan的de角jiao度du
，較jiao多duo地di考kao慮lv材cai料liao與yu結jie構gou能neng夠gou充chong分fen把ba光guang提ti取qu出chu來lai，提ti高gao效xiao率lv。

　　

另外一個是把光色做到合乎我們的要求，包括色溫的控製
，色溫空間均勻性的控製。真正的配光
，還得靠二次光學來設計。”

　　

然而，企業在設計光學係統的過程當中，往往采用拿來主義，稍加修改，或者直接采用供應商的方案。

　　

行業麵臨最大的問題是缺乏專業的人才，而LED光學設計要求更高,企業普遍缺乏理論指導
，能夠進行理性、係統的設計LED配光係統的企業鳳毛麟角。

　　

　　

企業設計能力與技術積累。

　　

在(zai)行(xing)業(ye)剛(gang)剛(gang)起(qi)步(bu)之(zhi)際(ji)，企(qi)業(ye)忙(mang)於(yu)搶(qiang)占(zhan)市(shi)場(chang)，推(tui)廣(guang)產(chan)品(pin)，光(guang)品(pin)質(zhi)方(fang)麵(mian)所(suo)考(kao)慮(lv)的(de)東(dong)西(xi)比(bi)較(jiao)少(shao)。比(bi)如(ru)一(yi)個(ge)路(lu)燈(deng)，能(neng)達(da)到(dao)基(ji)本(ben)照(zhao)度(du)要(yao)求(qiu)，不(bu)會(hui)有(you)太(tai)大(da)問(wen)題(ti)，能(neng)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)照(zhao)度(du)均(jun)勻(yun)性(xing)就(jiu)更(geng)好(hao)，也(ye)不(bu)會(hui)有(you)太(tai)多(duo)人(ren)去(qu)較(jiao)真(zhen)。至(zhi)於(yu)一(yi)般(ban)的(de)球(qiu)泡(pao)
、燈管

，則基本沒有什麼光學設計可言。

　　

精準光學設計本身也是LED照明產品優化提高的需要，同樣一個路燈，要設計得好，需要根據不同的路段、燈本身的配置情況，進行相應的光學設計，這就要求燈具廠能夠根據工程的實際情況來進行專業的光學設計。

　　

路的寬度，燈杆的高度
，路燈的間距，路燈挑高的角度
，都要求路燈的透鏡

、光學係統有應對的措施。

　　

“這(zhe)也(ye)就(jiu)不(bu)難(nan)明(ming)白(bai)為(wei)何(he)做(zuo)路(lu)燈(deng)的(de)都(dou)是(shi)一(yi)些(xie)大(da)企(qi)業(ye)了(le)。企(qi)業(ye)需(xu)要(yao)配(pei)置(zhi)不(bu)同(tong)的(de)模(mo)具(ju)，根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)需(xu)求(qiu)搭(da)配(pei)相(xiang)應(ying)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)，這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)把(ba)每(mei)條(tiao)路(lu)都(dou)做(zuo)得(de)很(hen)漂(piao)亮(liang)。規(gui)模(mo)較(jiao)小(xiao)的(de)企(qi)業(ye)，難(nan)以(yi)承(cheng)擔(dan)這(zhe)樣(yang)的(de)成(cheng)本(ben)。” 錢可元教授指出。

 

　　

照明設計與基本的光學理論大家都懂，但LEDzhaomingshiyigexinxingdexingye，shiyaogenjugezhongbutongdeyingyongchangjinglaijinxingsheji，duiyushejizhedeyaoqiuxiangduijiaogao，budanyaodonglilun
，haideyaoyoushijiandejingyan，genzhenggegongchengshijiqingkuangquzuoxiangduiyingdeguangxuesheji。

　　

“特事特辦
，沒有一個標準的模式或理論可以通用
，這也是LED精準光學設計的難點，根據不同的應用場景要求進行設計。在我們設計UV固化光源係統時，要求的卻是發散角很小的大麵積均勻強輻照
，其設計又與傳統的同類產品截然不同。”錢可元說。

　　

此外，一般的企業要養一個專業的光學工程師也不容易。

　　

LED光學設計，通常是對於點光源而言，但COB是一個麵光源，作為封裝主流趨勢之一
，其配光設計也備受關注。

　　

COB封裝沒有進行光學設計，隻是芯片集成在一起，雖然COB本身發光均勻，應用到光學係統後卻會產生問題。

　　

“如一個需要邊緣清晰的均勻照明的場景，實際上用COB來做
，效果反而會差，本來很清楚的邊緣變得不清楚了，或者照度變得不均勻了。”

　　

錢可元談到，COB的配光對光斑要求較高的場合已成為行業的難題，但在特定的某些場合下，把COB的配光進行一些優化和改進，從而使其符合要求，隻是並非所有燈具都適合用COB光源。

　　

“目前我們對筒燈、射燈之類的光學設計進行一些優化
，有些筒燈不是加透鏡，而是加反光杯
，可以夠獲得較好的照明效果。如果COB用於路燈，則必然得把透鏡做的很大，否則就沒辦法達到配光的要求。”

　　

COB屬於擴展光源
，如何對COB的二次光學設計進行優化設計，這也正是錢可元教授目前研究的一個方向。

　　

　　

對LED光學設計的忽視。

　　

LED作為照明產品


，滿足人們各種各樣的照明需求是一個最基本的功能，但企業對於LED光學設計卻未給予足夠的重視，如燈絲燈，從光學設計角度而言比較簡單粗暴，“不能說倒退了
，但確實是一個無奈之舉。”

　　

未考慮燈與環境的融合。

　　

路燈就是一個很好的例子，眩光、斑馬線等現象時有存在，其原因就是設計企業
，未能充分考慮到具體路段的環境因素造成的。

　　

“目前我們設計的新一代LEDludengxita
，keyigenjushijilumiandefanshexishuyouhuaguangyuanzailumiandezhaodufenbu，congerdadaozaikongzhidengjuxuanguangdeqiantixia，manzulumianzhaoduyuliangdutongshijunyun
，youxiaoxiaochulumiande''斑馬線''現象。”

 

未考慮光源與光學係統的適配問題。

　　

LED的光學設計，一定是根據具體的光源來設計的，光源不一樣，透鏡也就得跟著改變。

　　

“目mu前qian的de光guang源yuan
，各ge家jia封feng裝zhuang廠chang都dou會hui有you所suo不bu同tong，封feng裝zhuang器qi件jian變bian了le，光guang學xue係xi統tong是shi不bu是shi合he適shi，這zhe些xie東dong西xi應ying用yong廠chang也ye應ying該gai去qu考kao量liang。此ci類lei技ji術shu問wen題ti在zai涉she及ji背bei光guang源yuan和he直zhi下xia式shi平ping板ban燈deng的de光guang學xue設she計ji中zhong尤you為wei重zhong要yao。在zai接jie觸chu過guo程cheng中zhong
，我wo們men發fa現xian有you些xie企qi業ye在zai這zhe方fang麵mian做zuo得de還hai是shi有you限xian。”

　　

“企業進行LED光學設計，要根據市場需要，或自身產品定位而進行。比如均勻度，80%是均勻，90%也(ye)是(shi)均(jun)勻(yun)
，隻(zhi)要(yao)能(neng)夠(gou)滿(man)足(zu)產(chan)品(pin)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)，這(zhe)個(ge)光(guang)學(xue)係(xi)統(tong)就(jiu)夠(gou)了(le)。真(zhen)正(zheng)好(hao)的(de)照(zhao)明(ming)企(qi)業(ye)，還(hai)應(ying)有(you)一(yi)個(ge)光(guang)學(xue)工(gong)程(cheng)師(shi)
，不(bu)一(yi)定(ding)都(dou)要(yao)自(zi)己(ji)設(she)計(ji)，但(dan)起(qi)碼(ma)光(guang)學(xue)設(she)計(ji)理(li)念(nian)一(yi)定(ding)要(yao)了(le)解(jie)
，企(qi)業(ye)應(ying)該(gai)要(yao)知(zhi)道(dao)如(ru)何(he)取(qu)舍(she)，如(ru)何(he)控(kong)製(zhi)自(zi)家(jia)產(chan)品(pin)的(de)光(guang)學(xue)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。” 錢可元教授最後建議道。