此外大型照明灯具要求0~100%柔顺的调光，一般都使用晶闸管(THYRISTOR)以点弧位相角控制方式，改变灯泡的驱动电压实现调光效果，因此大型照明灯具的光源几乎都使用卤素灯。大型照明灯具并不要求均匀照射物体，通常都是依照需求使用复数明用灯具，改变照射方向与照射范围，因此大型照明灯具大多设有照射范围调整机构，照射范围的调整分成：改变灯泡与镜片的间隔；将光收敛至开口(APERTURE)处，改变投射开口的镜片群焦距。实际上必须根据明用灯具的种类与用途使用。
最近几年地球环保声浪日益高涨，大型照明灯具也要求省能源与降低二氧化碳的排放量，因此国外照明灯具业者已经舍弃传统低发光效率的白炽灯泡，改用高发光效率新世代发光二极管光源。90年日亚化学中村教授开发高辉度蓝光发光二极管，96年高辉度蓝光发光二极管组合钇铝石榴石(YAG: YTTRIUM ALUMINIUM GARNET)荧光体的白光发光二极管照明光源问世后，立即被视为次世代光源成为全球注目的焦点。
白光发光二极管发光效率的提升与高功率化，除了一般室内照明之外，还被当成大型照明灯具的光源使用。一般认为LED的调光特性非常优秀，进行调光动作时色度变化与反应特性比传统卤素灯更敏锐，然而大型照明灯具用发光二极管光源，必须解决以下课题，分别是：LED单体的光束非常少；蓝光LED组合钇铝石榴石荧光体的白光发光二极管，它的配光差异极易造成照射面发生色不均匀问题。使用复数LED的场合，各LED之间的分布非常大。接着本文要以大型照明灯具为范例，深入探讨高功率发光二极管照明灯具的光学设计。
LED灯具的设计
灯具结构 
如图1所示使用卤素灯建构光学系统时，大多利用椭圆形反射镜将光线集中至开口处投影。发光二极管的场合，单位发光二极管的光束很少，当作照明光源使用时必须使用数个~数十个发光二极管，因此复数光源产生的光线控制非常重要。
    整体结构如图所示，LED光源呈8×8合计64个排列，封装在已经考虑散热的基板上，8个串联连接的电路则以35MA电流的定电流电源驱动。此外基于提高散热考虑，利用轴流冷却风扇进行强制空冷。
    上述大型照明灯具，光学组件接近光源设置的场合，必须考虑发光二极管内部结构模型化。模型化首先量测发光二极管的形状与荧光体的尺寸。镜片形状的模型化使用式(1)非球面方程式，以最小自乘法进行与量测值的优化(FITTING)。发光部位则进行荧光体发光的模型化，各部位的发光强度则与激发强度呈比例。 
 
    镜片数组的设计
镜片数组是整合64个对应发光二极管，由12.5×12.5MM大小，压克力(PMMA: POLY METHYL METHACRYLATE)制成的矩形镜片CELL构成，镜片数组可以使发光二极管产生的光线准直化。镜片数组从镜片背面至焦点的距离为13.5MM，虽然增加该焦点距离，准直化的光线散乱比较少，而且聚光镜片的集光效率可以大幅提高，然而相同N/A值，单位CELL的口径会变大，整体外形尺寸也会随着暴增，因此设计上以降低球面收差为主要诉求。图7是单位CELL的镜片外观，CELL的形状如图所示呈平凸镜片状，凸出部位主要是为补正收差，刻意制成KONINCK形状。
此外为补正各收差，各镜片使用分散相异的光学玻璃，配合非球面化设计进行收差补正，因此3片镜片之中的2片镜片使用高次非球面镜片。图9是变倍投影镜片的横收差图，由图可知大型照明灯具的光学系统，在有效变倍范围可以获得充分的收差补正。
配光量测
配光量测的照射距离为3M，依此量测照射壁面时的照度，接着针对目视与配光量测结果进行评鉴。图11是照射距离3M，4种照射直径时的配光特性测试结果，由图可知新世代大型照明灯具可以获得低照度不均、良好的配光特性。此外3M照射距离的中心照度，0.9M最小照射直径与1.5M最大照射直径时，可以获得570流明(LM)与300流明(LM)实用等级的照度与配光特性。
