[發(fā)明專利]基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510570424.6
• 申請(qǐng)日: 2015-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN105180095A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅元;鄧燕;張毅;李述洲;王興龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶平偉光電科技有限公司
• 主分類號(hào): F21V7/04
• 分類號(hào): F21V7/04;F21V7/22
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所(普通合伙) 50211
• 代理人: 路寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED光學(xué)發(fā)光領(lǐng)域，尤其涉及一種基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法。

背景技術(shù)

LED作為新一代的綠色光源，具有體積小、壽命長、電光效率高、環(huán)保節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)，這使得LED照明技術(shù)在最近幾年得到了迅速發(fā)展。但是由于LED光源發(fā)出的光近似朗伯型，即光強(qiáng)呈余弦分布，直接用于照明，會(huì)在路面上形成一個(gè)不均勻的圓斑，中心處很亮，而在徑向衰減很快。這就需要發(fā)明相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行重新分配。

目前常用的配光方案是根據(jù)非成像光學(xué)理論，通過發(fā)明自由曲面對(duì)LED進(jìn)行配光。但常見的自由曲面都是按照均勻照度的要求來進(jìn)行配光發(fā)明的，而在航標(biāo)燈、交通燈等信號(hào)指示燈或室內(nèi)照明等某些領(lǐng)域需要實(shí)現(xiàn)均勻光強(qiáng)的分布。王霖等人根據(jù)能量守恒建立偏微分方程，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)光源的均勻光強(qiáng)反射器發(fā)明；杜乃峰采用邊緣光線法原理，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展光源的均勻光強(qiáng)反射器發(fā)明；付倩等人通過設(shè)置虛擬目標(biāo)面實(shí)現(xiàn)了半角為60°的均勻光強(qiáng)反射器發(fā)明；但這些方案會(huì)由于反射器對(duì)光的吸收而損失較大的能量，不利于節(jié)能。這就亟需本領(lǐng)域技術(shù)人員解決相應(yīng)的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法，其包括如下步驟：

S1，以LED光源作為原點(diǎn)建立坐標(biāo)，建立入射、出射光線和法線矢量；

S2，結(jié)合LED光源輻射通量與目標(biāo)照明面接收到的光通量相等列出方程；

S3，LED光源出射經(jīng)過自由曲面反射器照射到目標(biāo)面形成光強(qiáng)均勻的圓形光斑，根據(jù)光強(qiáng)均勻建立目標(biāo)面坐標(biāo)和自由曲面的坐標(biāo)的關(guān)系；

S4，根據(jù)已知照明目標(biāo)面的坐標(biāo)，求出反射器的自由曲面坐標(biāo)，根據(jù)得到的反射器進(jìn)行LED均勻光強(qiáng)照射。

所述的基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法，優(yōu)選的，所述S1包括：

建立坐標(biāo)系，設(shè)LED光源位于坐標(biāo)系原點(diǎn)；θ是光源發(fā)出的光線與z軸的夾角，設(shè)的光線經(jīng)自由曲面反射到目標(biāo)照明面的中心，θ＝θ_T的光線經(jīng)自由曲面反射到目標(biāo)照明面的邊緣。由能量守恒定律得：

式中，I₀是中心光強(qiáng)，I_c是經(jīng)過配光后的出射光強(qiáng)，由于發(fā)明要求是實(shí)現(xiàn)均勻光強(qiáng)，所以I_c為常量。是經(jīng)過配光后出射光線與z軸的夾角，是經(jīng)過配光后的最大出射角度；

化簡得

從而得到出射光強(qiáng)I_c與最大出射角度的關(guān)系。

所述的基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法，優(yōu)選的，所述S2包括：

由能量守恒定律得：

聯(lián)立和得，

得到光源發(fā)出的光線與z軸的夾角θ與經(jīng)過配光后出射光線與z軸的夾角的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

所述的基于非成像光學(xué)的均勻光強(qiáng)LED反射發(fā)光方法，優(yōu)選的，所述S3包括：

Snell定律的矢量形式如下：