[發明專利]小角度投光燈反射面的設計方法

有效

• 申請號: 200910052841.6
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101922678A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 陳必壽;周士康;陳鳴
• 申請（專利權）人: 上海三思電子工程有限公司;上海三思科技發展有限公司;嘉善晶輝光電技術有限公司
• 主分類號: F21V7/04
• 分類號: F21V7/04;F21V7/09
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 林煒

技術領域

本發明涉及一種光學元件的設計方法，更具體地說，涉及一種光線分布為小角度的平面對稱形投光燈用的反射面的設計方法。

背景技術

對于遠距離照明，必須用光強分布角度很小的光源。而目前的光學照明，實現小角度平面對稱照明的方法通常是采用拋物形反射面，將光源置于該拋物形反射面的焦點上，經過反射面反射后的光線平行射向遠處。如果將拋物線旋轉形成旋轉拋物面，就形成了探照燈，可以照明遠處的小范圍。如將拋物線沿垂直于截面的方向拉伸就形成了平面對稱的拋物面，使用線狀光源就可照明遠處的片狀范圍。

但在某些場合，比如一些景觀照明、道路照明等，對照明效果要求比較高。不僅要求靠近光源和遠離光源的區域均被照射到，而且要求這些被照區域內的照度也要均勻。此時，拋物形反射面就無法滿足。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供一種小角度投光燈平面對稱反射面的設計方法，該方法不僅能夠兼顧遠、近距離照明的問題，而且能使被照區域內的照度達到基本均勻。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種小角度投光燈反射面的設計方法，所述反射面呈非球面形狀，其特征在于：所述非球面形反射面是通過以下步驟完成：

a)、確定光源的位置和發光面的朝向，將被照面上離光源最遠和最近點之間的線段等分成多個小段，根據被照面上照度的要求、光源到被照點的光線距離和入射角度，分別計算出所述多個被照小段上各自所分配的光通量的比例，按照從光源到被照點的光線入射角越大，則射向該被照點的光線在反射面上的反射點越靠近光源的順序，以及光源發光強度隨發光角度的分布規律，依次確定所述多個被照小段各自所一一對應的反射線段相對于光源的張角大小的比例；

b)、在所述的被照小段中任選一段作為第一被照小段，并取其上任一點作為第一被照點，這就對應地確定了第一反射線段相對于光源的張角，根據預定的投光燈反射面的尺寸要求，在光源的某一光線方向上確定一點作為射向所述第一被照點的光線在反射面上的反射點，由反射定律求得該反射點所在的該第一反射線段的方向，再根據該第一反射線段相對于光源的張角確定該第一反射線段的長度；

c)、在所述第一被照小段一側的相鄰第二被照小段上，與所述第一被照點的距離等于所述被照小段長度的位置上取第二被照點，按照從光源到被照點的光線入射角越大，則射向該被照點的光線在反射面上的反射點越靠近光源的順序，選擇第一反射線段兩個端點中的一個端點為起點，由反射定律求得該第二被照點所對應的第二反射線段的方向，并根據該第二反射線段相對于光源的張角確定該第二反射線段的長度；

d)、同上一步驟的方法，依次以前一反射線段的端點為起點，確定與第二被照小段同側的所有被照小段所對應的反射線段的方向和長度；

e)、在所述第一被照小段另一側的相鄰小段上，以第一反射線段另一端點作為該相鄰小段所對應的反射線段的起點，同上一步驟的方法，確定該側的所有被照小段所對應的反射線段的方向和長度；

f)、所有的反射線段形成反射面的一個截面，將所述截面沿其法線方向拉伸，形成所述的非球面形反射面。

由于本技術方案中對被照各段根據照度要求和光源的發光強度分布規律，以及從光源到被照點的光線距離和入射角度，分配不同的光通量比例。(由于反射面的尺寸相對于被照區域來說幾乎可以忽略不計，因此可將該投光燈看成一個點光源，故光源到被照點的光線距離和入射角度就相當于反射點反射到被照點的光線距離和入射角度。)并按照從光源到被照點的光線入射角越大，即被照點越遠離光源，則射向該被照點的光線在反射面上的反射點越靠近光源的順序進行合理配光，讓靠近光源處的反射面“負責”遠距離照明，而遠離光源處的反射面“負責”近距離照明，使得實現被照區域的照度均勻更為科學和合理。另外，根據微分理論，在劃分的被照面的數目較多時，完全可以將光線在反射面上的一個反射點所確定的反射線的方向作為該反射線段上的所有點的反射線的方向，亦即只要選擇反射線段上一個點就可以確定每個被照小段所對應的反射面上的反射線段的長短。而且，當這些被照小段的數目足夠多時，形成的反射面就成為平滑的曲面。

為設計和計算方便，可以將所述的第一被照點取在被照距離最遠或最近的小段上，并取該小段的端點或中點位置。

附圖說明

圖1是本發明一實施例的立體圖；

圖2是圖1實施例某一截面各反射線段相對于光源的張角大小的比例設計方法圖；

圖3是圖2各反射線段的方向以各被照小段的端點為第一被照點的設計方法圖；