[发明专利]用于LED扩展光源的自由曲面准直器的设计方法

说明书

本发明涉及一种用于LED扩展光源的自由曲面准直器的设计方法，其包括如下步骤：a、在LED扩展光源上选择W个等间距的发光点；b、得到任意一个发光点的采样自由曲面；c、得到所有的W个采样自由曲面；d、得到位于光源中心点出射的F条叠加定位射线；e、得到与所述叠加定位射线相对应的加权叠加曲面点；f、重复上述步骤e，以得到所有叠加定位射线的加权叠加曲面点；利用所有的加权叠加曲面点组成自由曲面准直器的准直自由曲面。本发明步骤简单，能使得自由曲面准直器与LED扩展光源更适配，有效减少LED扩展光源输出光线的发散角，适应范围广，安全可靠。

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是一种用于LED扩展光源的自由曲面准直器的设计方法，属于LED照明的技术领域。

背景技术

LED因其节能、环保、寿命长、稳定性好等诸多优点已广泛应用于照明领域。然而，由于LED发散角大等特点，使其并不能直接应用于远距离的照明，如：手电筒、信号灯等，因此需要设计一个二次光学透镜，使LED输出光的发散角变小，这种装置称为准直器。

设计LED二次透镜，实现LED准直照明的设计方法有多种，但现有方法都是基于点光源进行设计，也就是把LED光源看作是一个发光点。然而，随着LED功率的提升，LED光源尺寸也越来越大了，如果将大尺寸LED看作点光源来设计二次透镜，设计出来的结果会误差很大的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于LED扩展光源的自由曲面准直器的设计方法，其步骤简单，能使得自由曲面准直器与LED扩展光源更适配，有效减少LED扩展光源输出光线的发散角，适应范围广，安全可靠。

按照本发明提供的技术方案，一种用于LED扩展光源的自由曲面准直器的设计方法，所述自由曲面准直器的设计方法包括如下步骤：

a、提供待准直的LED扩展光源，并在所述LED扩展光源上选择W个等间距的发光点；

b、任选上述的一个发光点，并将所述选取的发光点作为点光源，且将所述点光源的出光范围按等角度间隔采样，以得到位于点光源出光范围内的F条采样光线；所述F条采样光线经自由曲面准直器的自由曲面准直，以得到具有F个准直交点作为采样点的采样自由曲面；

c、对于选取剩余的(W-1)个发光点，重复上述步骤b，以得到所有的W个采样自由曲面；

d、选定位于LED扩展光源中心的发光点，并将所述选定的光源中心作为一个起始点，从该起始点出射T条等角度间隔的射线，作为T条叠加定位射线；

e、对于任一的叠加定位射线，确定所述叠加定位射线与所有采样自由曲面的交点，以得到所述叠加定位射线相对应的叠加交点；将得到所述叠加定位射线的所有叠加交点进行加权叠加，以得到与所述叠加定位射线相对应的加权叠加曲面点；

f、重复上述步骤e，以得到所有叠加定位射线的加权叠加曲面点；利用所有的加权叠加曲面点组成自由曲面准直器的准直自由曲面。

所述LED扩展光源上选取发光点个数W为3～5。

对于任意的叠加定位射线，利用所有的叠加交点得到加权叠加曲面点G(x,y,z)为：

其中，(x_j,y_j,z_j)为叠加定位射线与相应的采样自由曲面相交确定的叠加交点。