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相对于传统照明，LED(发光二极管，Light Emitting Diode)照明有足够的优势胜出。LED光源具有体积小，光效高，节能环保，寿命长等诸多优点，尤其适合用在户外照明灯具上。在户外照明中，道路照明占很大一块份额，高质量的道路照明系统能够保证公路的安全、高效。近年来，国内外道路的建设急剧加速。因此，针对高质量的LED路灯透镜研究具有非常的意义。 LED属于朗伯发光体，LED直接应用于道路照明会造成光能浪费与光污染。为了能够将光能高效的应用在道路照明中，就需要对LED光源的光分布进行二次配光。二次配光系统可以将光源发出的光进行重新排布，属于非成像光学的范畴。自由曲面对于光线方向重排布有着更大的自由度，因此，本文中所设计的产品均是基于自由曲面的结构。 文中描述了应用于道路照明的五款透镜产品的设计方法与过程。其中包括一款高亮度均匀度路灯透镜、一款照度均匀的高杆灯透镜、一款TYPEⅢ透镜、一款PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯， PolymethylMethacrylate)材料微型路灯透镜和一款公园长廊灯透镜。五款产品均已实际生产。本文在研究和总结前人提出的自由曲面器件设计方法的基础上，结合笔者两年的实际设计经验，对目前行业内自由曲面光学器件的设计方法进行了分类、分析。结合上述五款产品的光学性质，运用相应的设计方法的对五款产品进行设计。其中，找到了一种能够快速建立产生均匀圆形光斑透镜模型的方法，并成功的将这种方法应用在本文第二个案例中。五款产品中，有三款是选用试错法设计完成的。文中给出试错逼近的方法描述。在试错法设计过程中采用了容差设计。 文中案例一所设计的配光可以在距高比4.5的路灯安装条件下，满足道路照明标准，相对于距高比3.5的情况，能在道路照明建设中降低22.2％的成本。如，10m杆高情况下，100公里范围内就可以节约638根路灯。本文运用SOLIDWORKS建模软件建模，运用MATLAB编程软件编程，运用TracePro进行光学模拟，运用DIALUX进行道路场景模拟。 文中对产品的制作过程进行了详细的描述，包括产品模具的设计，模具的制作，以及产品的注塑生产。 文中对透镜产品应用之前需要进行的检测进行了描述，主要包括尺寸检测、防水检测、光学检测。