设计并优化了高效且结构紧凑的折射/全反射/反射/折射式(RIXR) LED准直系统, 用于收集大角度范围内的光线获得具有较小发散角的准直光束。首先, 根据非成像光学理论中的边缘光线原理以及多面同步(SMS)设计方法计算系统初始结构的面型; 然后, 利用Zemax光学设计软件对初始结构进行优化设计; 最终得到最佳结构的LED准直系统。优化设计得到的RIXR型准直系统的半口径为20 mm、纵横比为0.25、集光角为200°。LED准直系统经反向光线追迹得到边缘视场(±3.178°)点列图的均方根半径<2.1 μm, 故边缘视场达到了很好的聚焦效果。充分考虑材料的吸收损失和界面的反射损失后, 光能利用率高达83.48%。实验表明, 基于RIXR结构的LED准直系统具有光能利用率高、结构紧凑、体积小、便于应用等特点。