实现自由曲面方法的手段主要有两种,第一种SAA1027是优化法,也就是在己知光源特性和光学元件初始面形后,根据设计目标,自己设置优化函数,编写计算机程序来控制初始面形上数值点的位置,使之在光线仿真时,能根据计算出的优化函数值的大小来调整数值点的位置,使之能朝优化函数值小的方向调整。第二种方法是根据通过数值法求解微分方程的方法来构造自由曲面的面形。本质上就是根据能量守恒定律建立光源对于光学元件的入射光线与设计目标上的出射光线一一匹配的关系,然后应用折射定律求得自由曲面上的法向矢量与入射光线及出射光线之间的关系,从而建立一个微分方程组,通过求解微分方程组来求得自由曲面的数值。

   矩形光斑的光学系统应用于大功率LED路灯的配光方案。现在大部分都是通过在单颗大功率LED上外置透镜或者反射杯即二次光学设计,使目标面上的光场为照度分布满足照明要求的矩形斑。矩形光斑设计与其他光斑设计对比,可以提高光能利用率,即提高节能率,另外有利于均匀度的提高。

   一般采用划分网格法+边缘光线理论来实现透镜和反射杯的自由曲面的求解,它是一种具有直观物理意义的方法,其设计的光学系统实际上是定义一个从光源到给定光分布的映射,并且利用定义的映射来进行光学系统设计。在划分网格时,要求光源网格的端点被映

射到给定光分布的端点上时,网格内的能量也进行相应的映射,以保证实现最终的能量传输要求。因此,除了要划分足够的网格以保证精度外,还需要准确地控制光学表面的形状以实现定义的映射。自由曲面透镜形式及光强分布情况。