[发明专利]一种LED透镜及其设计方法

权利要求书

1.LED透镜，包括外曲面、内曲面和凹腔，LED光源置于凹腔内，其特征在于：所述外曲面为G3曲面或G4曲面，构成出光面，所述内曲面由多个鳞甲曲面无缝拼接组成，构成入射面；所述G3曲面为曲率变化率连续的曲面，所述G4曲面为曲率变化率的变化率连续的曲面。

2.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述外曲面为半椭圆形或半圆形。

3.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述鳞甲曲面为G2曲面或G3曲面或G4曲面；所述G2曲面为曲率连续的曲面，所述G3曲面为曲率变化率连续的曲面，所述G4曲面为曲率变化率的变化率连续的曲面。

4.如权利要求3所述的LED透镜，其特征在于：所述鳞甲曲面表面为自由曲面。

5.如权利要求4所述的LED透镜，其特征在于：所述鳞甲曲面的外形轮廓为规则多边形或不规则多边形。

6.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述透镜厚度为2mm～5mm。

7.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述凹腔内LED光源数量至少为1个。

8.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述LED光源置于凹腔底面中心。

9.如权利要求1所述的LED透镜，其特征在于：所述LED光源偏离凹腔底面中心。

10.如权利要求1所述的LED透镜设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)鳞甲以光源出射光线角度来划分，以光传播的主方向为法向，以光源中心为原点，法向为极轴方向，建立极坐标系，两个角坐标分别为θ和

(2)鳞甲网格划分，按等光线出射能量或照明面的等光通量划分角度，将θ和分别划分为M、N份，得到θ₁、θ₂、……、θ_M及在空间中划分得到M*N个立体角，照明面也划分M*N个网格；

(3)鳞甲内角度划分，在步骤(2)中划分得到的M*N个立体角内将角度进一步划分为m*n个立体角，得到θ_1，1、θ_1，2、…、θ_M，1、θ_M，2…、θ_M,m，

(4)建立能量映射关系，将M*N个立体角内的能量一一对应到照明面M*N个网格中，根据照明面所需要的能量分布调节立体角或照明面网格的划分方式可得到任意配光；

(5)运用几何光学计算鳞甲曲面，从θ_1，1＝0、开始，运用迭代法可依次求出单个鳞甲曲面的自由曲面；单个鳞甲曲面计算完毕后以为新的初始向量，以上一个鳞甲曲面最后求得的坐标点为下一个鳞甲曲面的初始点，按迭代法继续求得鳞甲曲面的面型，如此反复即可求得整个鳞甲透镜的曲面。