博物馆承载着实物收藏、科学研究和社会教育三大属性,对室内的光环境有较高要求。其照明需要同时满足视觉清晰且舒适、色彩还原以及展品保护的要求,与一般展示照明不同,博物馆中展品的种类、外观、尺寸差异较大,因此照明灯具的配光角度运用要灵活,这给灯具设计尤其是光学系统的设计带来挑战。本文针对博物馆照明的特殊需求,提出一种三次配光技术,区别于传统灯具配光方式,由准直透镜和微结构扩散板组合构成三次配光光学系统,准直透镜能够起到收集光线的作用,同时也能防眩光,而微结构扩散板对收集后的光线进行重新分配,最终实现目标面的均匀照明。本文通过非成像光学边缘光线理论,光学扩展量守恒定律,折射定律,全反射定律对三次配光光学系统所涉及的准直透镜和微结构扩散板进行建模,运用数学分析计算的方法,通过matlab软件计算并拟合出准直透镜和扩散板微结构的母线,通过三维结构设计软件Solidworks设计出准直透镜和微透镜阵列扩散板的结构模型,并运用光学仿真软件optisworks对模型进行仿真分析,并对仿真结果进行分析,对设计的模型开模,进行实际验证,最终做成成品灯具,运用到实际的博物馆照明项目。采用三次配光技术运用于博物馆照明灯具,突破了传统LED灯具的配光方法,在特定区域内实现均匀照明,不仅具有完美的光学效果,还能实现仅通过更换微透镜阵列扩散板就能灵活变换光束角的功能,实现博物馆LED照明灯具的一灯多用。