[发明专利]一种LED扫海灯照明系统的设计方法

说明书

本发明公开了一种LED扫海灯照明系统的设计方法，包括：依次设置LED光源阵列模块、匀光准直透镜阵列模块和扩束菲涅尔透镜组阵列模块；使LED光源阵列模块发出的光线依次经过匀光准直透镜阵列模块、聚光菲涅尔透镜阵列和准直菲涅尔透镜阵列；确定LED光源阵列模块到匀光准直透镜阵列模块之间的距离、匀光准直透镜阵列模块的厚度、匀光准直透镜阵列模块到聚光菲涅尔透镜阵列阵列单元的距离、聚光菲涅尔透镜阵列的厚度、准直菲涅尔透镜阵列的厚度、聚光菲涅尔透镜阵列的焦距和准直菲涅尔透镜阵列的焦距；得到LED扫海灯照明系统的长度。所述LED扫海灯照明系统的设计方法解决了现有的涉及方法不能实现灯具的小型化灯头设计的问题。

技术领域

本发明涉及照明领域，特别涉及一种LED扫海灯照明系统的设计方法。

背景技术

LED光源具备绿色、节能、发光面积小和可控性强等优势，在船用灯具上已经逐步替代了白炽灯和荧光灯等传统光源，更好的实现了船用灯具的各项光学性能指标。由于LED光源的光分布可控性极强，对于特殊要求的光束角完全可以通过二次配光设计实现。透镜组照明光学系统的设计是使LED光源能够形成小角度光束角并在目标平面形成均匀照明光斑的有效手段。

为实现小角度光束角设计，目前多采用自由曲面透镜来达到这个目的，自由曲面透镜虽然可以在目标平面实现既定照明，但是还存在以下问题：(1)由于COB光源发光尺寸大，发光均匀，相对于LED光源在二次配光的过程中会产生更多的杂散光；(2)COB光源和采用准直模块、光学积分器和准直扩束系统组成的照明光学系统都只能设置长焦距定焦系统实现小角度匀光照明，因此，不能实现灯具的小型化灯头设计。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种LED扫海灯照明系统的设计方法，以解决上述的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种LED扫海灯照明系统的设计方法，包括：

阵列单元设计步骤：依次设置LED光源阵列模块、匀光准直透镜阵列模块和扩束菲涅尔透镜组阵列模块，其中，所述扩束菲涅尔透镜组阵列模块包括聚光菲涅尔透镜阵列和准直菲涅尔透镜阵列；使所述LED光源阵列模块发出的光线依次经过所述匀光准直透镜阵列模块、聚光菲涅尔透镜阵列和准直菲涅尔透镜阵列；

长度设计步骤：确定LED光源阵列模块到匀光准直透镜阵列模块之间的距离x₁、匀光准直透镜阵列模块的厚度d₁、匀光准直透镜阵列模块到聚光菲涅尔透镜阵列的距离x₂、聚光菲涅尔透镜阵列的厚度d₂、准直菲涅尔透镜阵列的厚度d₃、聚光菲涅尔透镜阵列的焦距f₁和准直菲涅尔透镜阵列的焦距f₂；计算聚光菲涅尔透镜阵列到准直菲涅尔透镜阵列的距离x₃＝f₁+f₂，其中f₁和f₂满足比例关系；得到所述LED扫海灯照明系统的长度x＝x₁+d₁+x₂+d₂+x₃+d₃。

值得说明的是，所述设计方法还包括扩束性能设计步骤：

设计所述聚光菲涅尔透镜阵列的直径和准直菲涅尔透镜阵列的直径得到所述LED扫海灯照明系统的扩束性能

可选的，所述设计方法还包括光能利用率设计步骤：

设计所述LED光源阵列模块的光通量φ₁和所述匀光准直透镜阵列模块的光通量φ₂，得到所述LED扫海灯照明系统的光能利用率