[发明专利]一种均匀光斑的设计方法和均匀光斑的照明装置

说明书

本发明提供了一种均匀光斑的设计方法和均匀光斑的照明装置，涉及照明技术领域，通过中心光源和中心单透镜形成中心光斑，通过内层光源和内层单透镜形成内层环形光斑，并通过外层光源、外层单透镜和双自由曲面透镜形成外层环形光斑，再将中心光斑、内层环形光斑和外层环形光斑拼接在一起，从而形成均匀光斑，其中通过外层单透镜和双自由曲面透镜的透镜组合，利用二次光学设计，仅仅通过增加透镜组合即可形成尺寸相对较大的外层环形光斑，设备成本低廉，便携性高，且外层环形光斑成形质量高，并最终拼接成大尺寸的均匀光斑，且光线损失少，在能量利用效率方面大幅度提高。

技术领域

本发明涉及照明技术领域，具体而言，涉及一种均匀光斑的设计方法和均匀光斑的照明装置。

背景技术

大面积均匀光斑属于非成像光学设计领域，可广泛应用于可见光通信、特种激励光源、医疗光源、高端照明等领域。目前实现均匀光斑主要方法仍然停留在芯片成像技术、舞台灯投影技术、幻灯机投影技术等几个方面，虽然通过上述技术进行光斑拼接，可以实现大面积均匀光斑，但是其产生的成本高、能量利用率低等特征，同时其照明设备不利于光源携带空间有限的应用场景。

有鉴于此，设计出一种成本低、能量利用率高且使用设备利于携带的新的均匀光斑的设计方法就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均匀光斑的设计方法，其使用设备成本低，便于携带，同时能量利用率高，光斑的成形质量高。

本发明的另一目的在于提供一种均匀光斑的照明装置，成本低、便于携带，同时能量利用率高，光斑的成形质量高。

本发明是采用以下的技术方案来实现的。

在一方面，本发明提供了一种均匀光斑的设计方法，包括以下步骤：

利用沿同一直线依次排布的中心光源和中心单透镜形成中心光斑；

利用沿同一直线依次排布的内层光源和内层单透镜形成内层环形光斑；

利用沿同一直线依次排布的外层光源、外层单透镜和双自由曲面透镜形成外层环形光斑；

将所述中心光斑、所述内层环形光斑和所述外层环形光斑同心拼接在一起，以形成均匀光斑，其中所述内层环形光斑环设在所述中心光斑外，所述外层环形光斑环设在所述内层环形光斑外。

进一步地，所述内层光源包括第一光源、第二光源和第三光源，所述内层单透镜包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述利用沿同一直线依次排布的内层光源和内层单透镜形成内层环形光斑的步骤，包括：

利用沿同一直线依次排布的第一光源和第一透镜形成第一环形光斑；

利用沿同一直线依次排布的第二光源和第二透镜形成第二环形光斑；

利用沿同一直线依次排布的第三光源和第三透镜形成第三环形光斑；

将所述第一环形光斑、所述第二环形光斑和所述第三环形光斑同心拼接在一起，以形成所述内层环形光斑，其中所述第二环形光斑环设在所述第一环形光斑外，所述第三环形光斑环设在所述第二环形光斑外。

进一步地，所述双自由曲面透镜的上下表面分别为第一自由曲面和第二自由曲面，且第一自由曲面和第二自由曲面的面形数据满足以下关系：