[發明專利]基于LED臺燈照明的自由曲面透鏡構造方法

在審

• 申請號: 201410672094.7
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104317053A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 羅元;張毅;毛建偉;李述洲;王興龍
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G06F17/50;F21V5/04;F21Y101/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種基于LED臺燈照明的自由曲面透鏡構造方法，其特征在于：包括以下步驟：

101、以LED光源為三維坐標系的坐標原點，建立三維坐標系，并測量LED光源到目標照明面的垂直距離為h，LED光源外部圍成自由曲面透鏡，假設透鏡自由曲面上的坐標為其中θ為光線在xoy面上投影與x軸正方向的夾角，為光線與z軸正方向的夾角，是當角度為時，a點到原點的距離；目標照明面上的點b(x,y,z)，出射光線、入射光線的單位矢量分別為Out、In以及切平面法向矢量為N，自由曲面透鏡折射率設為n，空氣折射率設為1；

102、設LED臺燈的透鏡自由曲面母線l，將三維空間簡化為二維空間xoz或yoz，在二維空間xoz或yoz平面上來求解該透鏡母線l，，，此時θ為k為0,1,2……；

103、取k為0，θ為0，二維空間為xoz，建立向量關系，由斯涅爾Snell折射定律列出向量關系方程；

104、根據LED光源輻射通量與目標明接收到的光通量相等列出方程，然后根據目標照明面上的半徑為d的圓形光斑的照度均勻即E相等，LED光源選為朗伯體，其在角方向的光強為可得以下方程，

故可知，

得方程，

105、采用用數值法求解步驟104中的微分方程采用龍格-庫塔法進行離散求解得到的一系列數值ρ₁,ρ₂,...ρ_N；

106、步驟105求解得到的一系列數值ρ₁,ρ₂,...ρ_N，即為透鏡的自由曲面母線l上的點到原點的距離，將母線l上的點轉換為直角坐標為，

107、將得到透鏡的自由曲面母線l數據導入建模軟件，再將其繞中心軸旋轉可得到透鏡的自由曲面，即為LED臺燈自由曲面透鏡。

2.根據權利要求1所述的基于LED臺燈照明的自由曲面透鏡構造方法，其特征在于：步驟105中的龍格-庫塔法在區間上用四個點的斜率加權平均作為平均斜率的近似值，這樣構成四階經典龍格-庫塔公式，

其中，n＝0,1,2,...N-1，ρ(0)＝ρ₀，可以求得ρ₁,ρ₂,...ρ_N。