在這篇文章中，我們將介紹有關(guān)照明系統(tǒng)的定義和概念，并對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展。讓我們從原始的問(wèn)題“什么是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)？”開(kāi)始。我們不急于直接討論照明系統(tǒng)包含哪些組成部分，而是以常見(jiàn)的實(shí)例幫助大家構(gòu)建對(duì)成像照明系統(tǒng)和非成像照明系統(tǒng)的認(rèn)知。

什么是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)？

用一句話概括：照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)是讓光源發(fā)出的光呈現(xiàn)特定的分布。

所以對(duì)于所有的照明系統(tǒng)，必須有光源，以及描述光學(xué)系統(tǒng)輸出光線分布的方法。

一些光源的例子：

· 發(fā)光二極管 (LED)

· 激光二極管 (LDs)

· 白熾燈、鹵素?zé)?

· 太陽(yáng)和其他黑體輻射源（如人類和動(dòng)物）

· 熒光燈

· 冷光燈

· 點(diǎn)光源（如星星）

在工業(yè)應(yīng)用中，最常用的光源是放電光源（如鹵素?zé)簦┖碗娭掳l(fā)光光源（如LED 和激光器）。

常見(jiàn)照明系統(tǒng)參數(shù)：

通量：

· 功率或輻射通量（瓦）

· 光通量（流明）

單位面積通量：

· 輻照度（瓦每平方米）

· 照度（勒克斯）

單位立體角通量：

· 輻射強(qiáng)度（瓦每立體角）

·光強(qiáng)度（坎德拉）

單位面積-單位立體角通量：

· 輻亮度（瓦每平方米每立體角）

· 亮度（尼特）

光源、探測(cè)器、計(jì)量單位可點(diǎn)擊文末“閱讀原文”了解更多詳情。

我們令光實(shí)現(xiàn)特定分布的同時(shí)，也要盡可能高效地傳輸光源的光。常見(jiàn)的光學(xué)現(xiàn)象：如反射、折射甚至散射，都能幫助我們改變光線方向，從而達(dá)成性能目標(biāo)。因?yàn)檫@些現(xiàn)象都可以用光學(xué)表面來(lái)控制，所以，巧妙運(yùn)用光學(xué)表面是照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

照明系統(tǒng)實(shí)例

本部分將介紹一些常見(jiàn)的照明系統(tǒng)，我們將附上圖片和文字說(shuō)明以方便理解。

激光二極管

激光二極管 (LDs) 應(yīng)用廣泛，如條形碼掃描器、準(zhǔn)直器、線發(fā)生器和投影系統(tǒng)等。它們的照明范圍都很小，因此很適合對(duì)它們的光線進(jìn)行準(zhǔn)直和控制。使用時(shí)要注意激光相干性問(wèn)題，否則可能會(huì)由于干涉、衍射或散斑而導(dǎo)致出現(xiàn)不需要的偽影。

微透鏡陣列

微透鏡陣列常用于使光分布均勻。每個(gè)透鏡的小孔徑都有一個(gè)小的NA，且只占整個(gè)照明區(qū)域的很小一部分，非均勻光束能精細(xì)地實(shí)現(xiàn)很好的均勻度。透鏡陣列的另一個(gè)常見(jiàn)用法是漫反射光束，常作為角照明系統(tǒng)的漫反射透鏡。

背光顯示

背光源常用于平板液晶顯示器中，它本身并不發(fā)光，顯示圖形是對(duì)光線調(diào)制的結(jié)果。其廣泛應(yīng)用于下至手機(jī)、智能電話，上至電視、大屏幕的大大小小的顯示系統(tǒng)中。背光源的基本組成是：導(dǎo)光板、散射鏡和增亮膜 (BEF)等。背光系統(tǒng)有兩種類型，傳統(tǒng)邊緣照明系統(tǒng)使用LED作為光源，光沿著導(dǎo)光板傳播。優(yōu)秀的光學(xué)設(shè)計(jì)可以提高光分布的均勻性。

另一種方法是背光顯示器的直接照明，使用多個(gè) LED 正對(duì)帶有擴(kuò)散透鏡的LCD 顯示器，來(lái)傳播光。由于這種顯示器是直接照明的，所以不需要昂貴的導(dǎo)光板。

LED 照明

LED 是照明行業(yè)中的一種重要的光源，它體積小、堅(jiān)固耐用、壽命長(zhǎng)，同時(shí)能量效率又很高。能立即點(diǎn)亮，顏色也有多種選擇。這些優(yōu)勢(shì)讓它們?cè)趷毫迎h(huán)境下成為了優(yōu)于白熾燈、鹵素?zé)簟⒓す獾纫槐姽庠吹倪x擇。

LED 的應(yīng)用實(shí)例：汽車前照燈、路面牽引燈、LED燈泡、LED準(zhǔn)直器等。

投影系統(tǒng)

某種意義上，投影系統(tǒng)是一種混合光學(xué)系統(tǒng)，因?yàn)樗且粋€(gè)成像照明系統(tǒng)，有時(shí)系統(tǒng)中還有非成像組件。投影可以在很近的地方使用，例如HUD系統(tǒng)的中間照明平面。投影也可以用于中遠(yuǎn)距離，如投影儀。

LCD 顯示器照明器（LCD 顯示器背光作為照明系統(tǒng)的一部分）

光波導(dǎo)

光波導(dǎo)利用發(fā)生在介質(zhì)中的多次全內(nèi)反射來(lái)傳輸光學(xué)介質(zhì)中的光。這種方式幾乎允許光彎曲向任何方向，但需要理解由于全內(nèi)反射產(chǎn)生的限制，以避免光的泄漏。