[發明專利]基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法

有效

• 申請號: 201510570424.6
• 申請日: 2015-09-09
• 公開（公告）號: CN105180095A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 羅元;鄧燕;張毅;李述洲;王興龍
• 申請（專利權）人: 重慶平偉光電科技有限公司
• 主分類號: F21V7/04
• 分類號: F21V7/04;F21V7/22
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 路寧

1.一種基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，以LED光源作為原點建立坐標，建立入射、出射光線和法線矢量；

S2，結合LED光源輻射通量與目標照明面接收到的光通量相等列出方程；

S3，LED光源出射經過自由曲面反射器照射到目標面形成光強均勻的圓形光斑，根據光強均勻建立目標面坐標和自由曲面的坐標的關系；

S4，根據已知照明目標面的坐標，求出反射器的自由曲面坐標，根據得到的反射器進行LED均勻光強照射。

2.根據權利要求1所述的基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法，其特征在于，所述S1包括：

建立坐標系，設LED光源位于坐標系原點；θ是光源發出的光線與z軸的夾角，設的光線經自由曲面反射到目標照明面的中心，θ＝θ_T的光線經自由曲面反射到目標照明面的邊緣。由能量守恒定律得：

式中，I₀是中心光強，I_c是經過配光后的出射光強，由于發明要求是實現均勻光強，所以I_c為常量。是經過配光后出射光線與z軸的夾角，是經過配光后的最大出射角度；

化簡得

從而得到出射光強I_c與最大出射角度的關系。

3.根據權利要求1所述的基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法，其特征在于，所述S2包括：

由能量守恒定律得：

聯立和得，

得到光源發出的光線與z軸的夾角θ與經過配光后出射光線與z軸的夾角的對應關系。

4.根據權利要求1所述的基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法，其特征在于，所述S3包括：

Snell定律的矢量形式如下：

[1+n2-2n(out‾·in‾)]12·N‾=out‾-n·in‾]]>

其中，n為自由曲面介質折射率，由于是反射，所以n＝1,為自由曲面在某點的法向量，分別為入射光線和出射光線。

由Snell定律和曲面的一般表達式推導出面型曲線上點的微分關系：

對一個(x,z)點的差分法表示如下：

dzdx|i=zi+1-zixi+1-xi]]>

變換上式，得到(x_i+1,z_i+1)關于(x_i,z_i)的差分表達式：

zi+1=zi-xi·dzdx|i1-tanθi+1·dzdx|i]]>

得到x_i+1＝z_i+1·tanθ_i+1，

依次迭代求出反射器上的離散點坐標。

5.根據權利要求1所述的基于非成像光學的均勻光強LED反射發光方法，其特征在于，所述S4包括：

由Snell定律和曲面的一般表達式推導出面型曲線上點的微分關系：

對一個(x,z)點的差分法表示如下：

dzdx|i=zi+1-zixi+1-xi]]>

變換上式，得到(x_i+1,z_i+1)關于(x_i,z_i)的差分表達式：

zi+1=zi-xi·dzdx|i1-tanθi+1·dzdx|i]]>

得到x_i+1＝z_i+1·tanθ_i+1，

依次迭代求出反射器上的離散點坐標，從而將反射器的母線坐標數據進行擬合，將其繞軸旋轉形成自由曲面的LED反射器。