[发明专利]鳞片式反射灯具及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及照明领域，更具体地说，涉及一种鳞片式反射灯具及其设计方法。

背景技术

在灯具照明的中，常常会对光斑有特定的要求，例如在牙科灯中，就需要牙科灯能够产生矩形的光斑，以实现提供足够亮度的照明，并且不会对患者产生炫目的不适。通常实现控制光斑的方法是制定特殊的鳞片式反射杯，使得光源通过鳞片式反射杯的反射后产生预期的光斑。

常见的鳞片式反射杯可以分成两种：一种是依据配光要求直接一次脱模成型的鳞片式反射杯，另一种是利用相同的镜片“组合”而成的鳞片式反射杯。一次脱模成型的鳞片式反射杯由于在模型设计时能够进行调整，因而其光学精度高，但是需要开设模具，成本较高，并且一旦出现损坏就需要整个鳞片式反射杯进行替换；另一种为用相同的镜片“组合”而成的鳞片式反射杯，由于利用相同的镜片进行近似拼合，多鳞片式反射杯因为其照明均一度较好以及在组装误差上的容忍程度大，所以获得了广泛的应用，但是若使用相同镜片组合拼接，产生的光斑在边缘锐利度上和照明区域内的均一度较差。

因此，现在急需一种鳞片式反射灯具及其设计方法，能够产生良好均一性和边缘锐利度的光斑。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种鳞片式反射灯具及该灯具的设计方法，以产生具有良好均一性和边缘锐利度的光斑。

本发明的一个方面，构造一种鳞片式反射灯具，包括光源和鳞片式反射杯，光源设置在鳞片式反射杯的光学中点正前方。

本发明的鳞片式反射灯具，光源为LED或灯丝或朗伯型面光源。

本发明的鳞片式反射灯具，鳞片式反射杯包括多个镜面单元，镜面单元相互紧密拼接，形成自由曲面。

本发明的鳞片式反射灯具，鳞片式反射杯的镜面单元为直角三角形或矩形的平面反射镜。

本发明的鳞片式反射灯具，鳞片式反射杯的镜面单元通过以下方法拼接：首先以光源位置、鳞片式反射杯的光学中点位置、预期光斑的形状与位置为初始条件，根据几何光学成像原理，确定经过鳞片式反射杯的光学中点的水平子午线和竖直子午线上的镜面单元节点的位置，镜面单元节点为镜面单元的顶点；依据水平子午线和竖直子午线上的镜面单元节点的位置，利用几何光学的迭代原理，将鳞片式反射杯上的其余位置的镜面单元节点的位置迭代出来；依据所有的镜面单元节点的位置确定镜面单元的位置。

本发明的另一方面，提供一种鳞片式反射灯具的设计方法，该方法包括以下步骤：

S1)设定以下的初始条件：光源坐标位置、照明区域边界点坐标(上边缘、下边缘、左边缘、右边缘)、鳞片式反射杯的光学中点位置、鳞片式反射杯的边缘位置；其中鳞片式反射杯的光学中点为迭代初始点，且该点与光源位置的连线垂直于照射区域所在平面；

S2)在鳞片式反射杯的光学中点上作水平子午线和竖直子午线，水平子午线和竖直子午线相互垂直，且分别平行于照射区域所在平面；依据S1步骤中的初始条件，利用几何光学的迭代方法，迭代出沿水平子午线和竖直子午线方向分布的镜面单元节点，该镜面单元节点为镜面单元的顶点，一直迭代至鳞片式反射杯的边缘位置；

S3)依据S2中迭代出来的沿水平子午线和竖直子午线方向分布的镜面单元节点，利用几何光学的迭代方法，迭代出鳞片式反射杯的其他位置的镜面单元节点，一直迭代至鳞片式反射杯的边缘位置；

S4)依据步骤S2和S3迭代出来的镜面单元节点设定三角形镜面单元；

S5)依据步骤S4的三角形镜面单元，每两个相邻的三角形镜面单元拟合成一个矩形的镜面单元。

本发明的鳞片式反射灯具的设计方法，其中步骤S2还具体包括以下步骤：

S201)从照明区域的其中一个边缘位置(例如下边缘)，以鳞片式反射杯的光学中点位置为迭代初始点，向鳞片式反射杯的光学中点位置引直线，并延长该直线至一点，使得延长的部分与光源到鳞片式反射杯的光学中点位置的距离相等；

S202)连接延长点与光源位置点，并作该连线的中垂线，由于几何对称关系，该中垂线经过鳞片式反射杯的光学中点位置；

S203)连接延长点与边缘位置的相对另一边缘位置(下边缘的相对边缘为上边缘)，该连线与S202步骤中的中垂线相交的点即为镜面单元节点；

S204)以步骤S203产生的镜面单元节点为新的迭代初始点，进行类似步骤S201至S203的迭代，直到迭代遇到鳞片式反射杯的预定边缘。

经过步骤S201至S204的迭代，最终在鳞片式反射杯的水平子午线和竖直子午线上获得所有的镜面单元节点。

本发明的鳞片式反射灯具的设计方法，其中步骤S3还具体包括以下步骤：