[發(fā)明專利]一種改善LED路燈照明的設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310671568.1
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103629601A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈偉華;劉莎;刁永青;張宇;朱琳
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西烽火佰鴻光電科技有限公司
• 主分類號: F21S8/00
• 分類號: F21S8/00;F21W131/103;F21Y101/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種改善LED路燈照明的設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）確定LED光源；

根據(jù)廠家提供的光線文件，采用光學(xué)軟件Light?tools進(jìn)行模擬，或者采用光學(xué)測量儀器進(jìn)行測量，準(zhǔn)確分析光強隨傳播方向的分布情況，為光源模型的建立提供依據(jù)；

2）建立LED光源與照射面之間的對應(yīng)關(guān)系；

將LED光源建模為半球形狀，并利用類似地球的經(jīng)線和緯線對半球進(jìn)行網(wǎng)格劃分，經(jīng)線和緯線將半球面劃分為若干個光通量相等的微元面；

以上述半球圓心為原點，建立坐標(biāo)系，令半球中軸線方向為Z軸，令半球底面上相互垂直的兩個方向為X,Y軸方向，令光線方向和半球中軸線的夾角為令X軸和光線在半球底面上投影的線段所夾的角為θ，那么芯片發(fā)出的光束都可以用來唯一表示，光線經(jīng)過透鏡中一點P發(fā)生折射，之后到達(dá)照射面一點G(x,y,z)，對于透鏡的自由曲面來說，入射光的單位方向向量可表示為I透鏡的自由曲面上點P的位置矢量可表示為其中ρ為LED光源沿方向到自由曲面的距離，所有要考慮的光線方向向量軌跡的末端就組成了自由曲面，出射單位向量為O，它可以由G點和P點的位置矢量相減獲得，即：

根據(jù)所建立的光源與光照面的對應(yīng)關(guān)系，建立起和G(x,y,z)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式：

當(dāng)0≤θ≤π/4時：

當(dāng)π/4≤θ≤π/2時：

將公式(3)和公式（4）代入公式（2），可得到光線經(jīng)過自由曲面之后出射方向矢量O；

3）根據(jù)步驟2）中測定的出射方向矢量O，設(shè)自由曲面上點P處的法向矢量為T，T等于經(jīng)過此點的在曲面上的兩條曲線切矢的叉乘，取這兩個矢量為ρ_θ和ρ_θ矢量方向和XSY平面平行，矢量在XOY平面上的投影過S點，經(jīng)過計算可以得到：

由于曲面法向矢量T方向和ρ_θ，方向是相垂直的，因此采用矢量叉乘即可獲得矢量T，結(jié)合公式（5）和公式（2）可得到矢量T；

結(jié)合斯涅耳定律：

n_o×O-n_I×I＝[n_o²+n_I²-2×n_o×n_I×(O·I)]^1/2×T??????(6)

建立起關(guān)于ρ,ρ_θ,的偏微分方程，利用數(shù)值方法對方程進(jìn)行求解，獲自由曲面透鏡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，最終得到所設(shè)計的自由曲面透鏡。