大功率LED作為新一代節能環保固態照明光源，在背光源、汽車、通用照明、景觀照明、特種工作照明等領域正逐步取代傳統照明光源，市場前景廣闊。但是由于大功率LED的朗伯配光特性，往往難以直接滿足不同照明要求，需要通過二次光學系統改善其光學性能。自由曲面透鏡具有光能量控制準確、出光效率高等優點，已成為LED二次光學設計的主要發展趨勢之一。目前國內外對自由曲面透鏡的研究主要集中在算法優化上，忽略了加工缺陷對自由曲面透鏡實際光學性能的影響，對這方面的研究 較少，香港理工大學超精密加工中心研究了各種加工方法對光學曲面形貌的影響，浙江大學的顧培夫研究小組通過模擬仿真研究了光學曲面微米級變形對光學性能的 影響。
武漢光電國家實驗室MOEMS研究部根據改進的算法，設計了一款能實現均勻矩形光斑的LED非連續自由曲面透鏡，并制作了PMMA材料與BK7玻璃材料兩種樣品。實驗發現透鏡在加工過程中主要存在兩種缺陷：微米級表面粗糙度與非連續區域間圓滑構形誤差。研究小組結合Monte Carlo 光線追跡模擬仿真與實驗測試，首次分析了這兩種加工缺陷對非連續自由曲面透鏡實際出光效率和光斑均勻度的影響。研究結果表明，微米級表面粗糙度對PMMA透鏡出光效率影響較小（降低了2.7%），但顯著影響其光斑均勻度（從0.644 降到0.313）；對于BK7玻璃透鏡，偏移角最高達到60°的非連續區域間圓滑構形誤差不但降低了透鏡出光效率（降低了5.9%），而且還導致出射光束偏離預期的出射角度，使光斑形狀嚴重變形，出現了明顯的亮暗條紋，大大降低光斑均勻度。研究小組在理論上對此進行了詳細的分析與討論，并據此提出了三點消除加工缺陷以及其對透鏡光學性能影響的切實可行的改進措施。
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