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COB封装LED以其结构紧凑、光通输出大等优点,在照明领域,尤其户外照明及大空间照明等照明应用中得到了日益广泛的应用,但由于COB光源相比于传统大功率LED光源具有大出近一个数量级的尺寸,若仍采用将LED光源视为点光源的方法进行二次光学系统设计,则设计结果将有很大的误差。尤其体现在光学系统的紧凑体积和小角度两个指标很难同时满足。本文主要通过对扩展光源特性进行研究,针对大尺寸COB封装LED光源提出了基于最大能量法和曲面生长法的全数字设计方法,用于解决光学系统体积与小角度之间的矛盾。本文首先介绍扩展光源的相关特性理论,由成像光学引出非成像光学概念,以及非成像光学设计的一般方法,并提出了基于最大能量法和曲面生长发结合的设计方法,最后给出设计实例。论文包括以下几部分:1、研究了扩展光源的特性,对于不同的扩展光源给出在配光时对其微元化划分的不同方法,给出能准确描述出微元得特征参数;2、研究了对扩展光源配光自由曲面重建方法,并从传统的几何光学角度,分析二维空间扩展光源的配光特点,并利用折射、反射的矢量定律分析了配光的方法;3、研究提出了一种基于最大能量法和曲面生长法相结合的设计扩展光源方法,并提出这种方法在程序中的算法实现;4、利用基于最大能量法的曲面生长法,对于大功率LED扩展光源设计一个小角度出射的自由曲面透镜,同时保证了透镜具有较小的尺寸。