[實用新型]均勻色溫的雙自由曲面透鏡

有效

• 申請號: 201720889083.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN207962520U
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 王洪;葛鵬;王翔
• 申請（專利權）人: 中山市華南理工大學現代產業技術研究院
• 主分類號: F21S41/25
• 分類號: F21S41/25;F21V5/04;G02B27/00;F21W102/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本實用新型公開了均勻色溫的雙自由曲面透鏡，包括入射自由曲面、出射自由曲面和側邊連接面；側邊連接面為連接入射自由曲面及出射自由曲面的側壁。目前，對于特殊照明領域，通常采用兩種系統：透鏡以及反射器或者兩者相結合進行配光,一般的配光系統通常會采用單透鏡，入射面/出光面采用自由曲面或者使用雙自由曲面來實現配光的效果。但是單片透鏡不可避免地存在光學畸變，例如：色差（色散），失真（枕形或桶形），球面差等。目前很少有研究針對使用單透鏡對LED配光后色溫的影響。本實用新型對上述問題提出了可以控制配光角度的雙自由曲面透鏡，為透明光學材料制成，其透明材料為PC或PMMA或光學玻璃；通過該雙自由曲面透鏡配光得到的光斑色溫均勻。

技術領域

本實用新型涉及特殊照明(如機動車照明)領域，具體涉及能應用于家用、商業照明以及特殊道路行車照明領域的均勻色溫的雙自由曲面透鏡。

背景技術

目前，對于特殊照明(機動車照明)領域，通常采用兩種系統：透鏡以及反射器或者兩者相結合進行配光,一般的配光系統通常會采用單透鏡，入射面/出光面采用自由曲面或者使用雙自由曲面來實現配光的效果。但是單片透鏡不可避免地存在光學畸變，例如：色差(色散)，失真(枕形或桶形)，球面差等。目前很少有研究針對使用單透鏡對LED配光后色溫的影響。

采用自由曲面光學透鏡進行配光，主要有在入射面或出射面采用自由曲面的方式，或者兩者相結合的雙自由曲面。

目前很多設計都是針對照度控制及光能分布方面，而對色溫均勻照明方面很少有相關設計方法，因此有必要針對行車照明領域提出了一種雙自由曲面，以得到一種雙自由曲面透鏡來實現均勻色溫照明光斑。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供均勻色溫的雙自由曲面透鏡。對于特殊照明(機動車照明)領域，通常采用兩種系統：透鏡以及反射器或者兩者相結合進行配光,一般的配光系統通常會采用單透鏡，入射面/出光面采用自由曲面或者使用雙自由曲面來實現配光的效果。但是單片透鏡不可避免地存在光學畸變，例如：色差(色散)，失真(枕形或桶形)，球面差等。目前很少有研究針對使用單透鏡對LED配光后色溫的影響。

本實用新型的目的至少通過如下技術方案之一實現。

均勻色溫的雙自由曲面透鏡，其包括入射自由曲面、出射自由曲面和側邊連接面；側邊連接面為連接入射自由曲面及出射自由曲面的側壁。

進一步地，所述入射自由曲面、出射自由曲面的形狀確定如下：定義配光角度θ_θ為折反射定律：中法向量與出射向量的夾角，控制θ_θ為定值來實現色溫均勻，固定配光角度即固定與的夾角，n為透鏡折射率，由向量關系式得

以任一截面自由曲線為例，定義出射面其中一點的坐標為(x1,y1),入射面的其中一點坐標為(x2,y2).則由點坐標關系得出為照明面距離，根據相關標準設定，R為該光源角度α由能量對應關系得出的照明面上點離中心的距離；則通過上式子反求出最后求出得第一組方程；

在入射面建立折反射關系式：

建立第二方程組，進行迭代計算，得出待求雙自由曲面，將計算得出的自由曲線在三維繪圖軟件中繪成三維實體。

進一步地，所述配光角度為自由曲面任一點法向量與出射向量的夾角，表現為自由曲面的曲度，能控制出射面的屈光角度。

進一步地，所述能量對應關系，對于汽車遠光燈，設定其目標照明區域是橢圓形，定義其長軸a，短軸為b；光源的總光通量為Q，中心光強為I0；定義光源為朗伯型，坐標系中θ為出射光線在XOY平面上的投影與X軸的夾角，為出射光線與Z軸正方向的夾角；對光源的立體角進行離散化，把等分成i份，對于每一個都將θ等分成j份，形成一系列角度環帶區域，這樣就得到了和θ(i，j)的數組；