[發明專利]LED配光透鏡曲面構造方法和LED配光透鏡

無效

• 申請號: 201110243545.1
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102287756A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 謝常青;辛將;朱效立;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: F21V5/04
• 分類號: F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及應用光學領域，更具體的說是涉及一種LED配光透鏡曲面構造方法和LED配光透鏡。

背景技術

LED(Light?Emitting?Diode，發光二極管)是一種能夠將電能轉化為可見光的固態的半導體器件，LED由于其能耗低、發光效率高和壽命長等諸多優點，被廣泛應用中各類照明系統中。由于LED芯片的體積較小，使其發光面積小，方向性強，因此照射面積有限，需要進行二次配光，以滿足實際的照明需求。

配光即是指將LED發射的光源強度重新進行分配，使得照明區域亮度分布達到要求的標準，目前，現有的LED的配光曲面構造方法，通常利用反射原理進行設計，由構造的配光曲面作為全反射面，構造成反光杯的側面，LED光源安裝在反光杯內，從而使得光源照射到該側面的光全部反射回反光杯，從而減小了LED發射到側面的光能量的損失，提高了光能利用率。

但是，由于LED的光源方向性單一，主要能量集中在中間部分，反光杯的配光方法只是對發射到側面的光能量進行了分配，而LED發射的中間部分的絕大部分光能并不能進行重新分配，從而使得照明區域的亮度分布不均勻。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種LED配光透鏡曲面構造方法和LED配光透鏡，用以解決LED光源配光不均勻，從而使得照明區域亮度不均勻的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種LED配光透鏡曲面構造方法，包括：

按照能量等分原則將LED光源劃分成預設份數的子光源，并將確定的照明區域劃分成與所述LED光源相同份數且每份面積相等的照明網格；

按照能量守恒定律建立每份子光源和每份照明網格的一一對應關系；

依據所述對應關系計算每份子光源的投射角度，以及，根據每份子光源對應的照明網格位置確定每份子光源偏轉角度；

根據所述投射角度、偏轉角度以及獲取的透鏡折射率，計算配光曲線斜率，并依據每一配光曲線斜率構造配光透鏡曲面。

優選地，所述確定的照明區域為圓形區域，所述圓形照明區域的半徑是根據LED光源最大投射角度以及所述LED光源與所述照明區域的垂直距離計算出的。

優選地，所述按照能量等分原則將LED光源劃分成預設份數的子光源具體為：

將LED光源按照能量等分原則劃分成第一預設數個環形光源；

按照角度平均原則將各個環形光源進行劃分，形成預設份數的子光源。

則所述投射角度具體為每份子光源在沿其角度方向上的出射的光線與垂直方向的夾角，配光曲線斜率為不同角度方向對應的曲線斜率。

優選地，在照明區域為圓形區域的情況下，所述將確定的照明區域劃分成與所述LED光源相同份數且每份面積相等的照明網格具體為：

將圓形照明區域按照面積等分原則劃分第一預設數個環形網格；

按照角度平均原則將各個環形網格進行劃分，形成預設份數的照明網格。

優選地，所述每份子光源和每份照明網格的對應關系式為：

∫I(θ)dθ＝∫_Stds；

其中，I(θ)＝A*cos²θ，為所述LED光源的光分布函數，A為光源參數，θ為每份子光源的投射角度，s為照明網格面積，t為平均照度值。

優選地，在照明區域為圓形區域的情況下，所述對應關系式具體為：

其中，r為照明網格到照明區域中心的距離，為照明區域劃分的不同角度。

優選地，根據所述投射角度、偏轉角度以及獲取的透鏡折射率，計算配光曲線斜率具體為將投射角度、偏轉角度以及獲取的透鏡折射率帶入折射定律計算公式，計算配光曲線斜率，所述折射定律計算公式為：

nsin(β+θ)＝sin(β+θ_out)；

其中，θ_out為偏轉角度，n為配光透鏡折射率，計算得出的正切值tanβ，為配光曲線斜率。

優選地，所述根據每份子光源對應的照明網格位置確定所述光源偏轉角度具體為：

確定所述照明區域與所述LED光源的垂直距離h，以及，每份子光源對應的照明網格與照明區域中心的距離r；

根據公式tanθ_out＝r/h，計算偏轉角度θ_out。

優選地，所述依據每一配光曲線斜率構造配光透鏡曲面具體為：

建立空間坐標系；