專利名稱：呈矩形光斑均勻分布的led二次配光透鏡的實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明應用光學技術領域，特別涉及一種呈矩形光斑均勻分布的LED 二次配光透鏡的實現(xiàn)方法。
背景技術：
隨著低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢，發(fā)光二極管(LED)以其低能耗、高發(fā)光效率和壽命長等諸多優(yōu)點，得到了越來越廣泛的關注。LED作為一種新型的光源，被越來越多地應用在各類照明系統(tǒng)中。然而，LED燈離普通照明還存在急需解決的問題。由于LED燈的體積小，使其發(fā)光面積小，方向性強，因此照射面積有限，需要對其進行二次配光，以滿足實際的需要。
目前應用于配光的方法有兩種反射式配光和折射式配光。反射式配光利用全反射原理，使配光透鏡側面成為全反射面，將照射到該側面的光全部反射回透鏡，從而減小側面光能量的損失，提高光能利用率。然而，LED燈的方向性單一，主要光能集中在中間部分，只對側面進行設計，不能使集中在中間部分的絕大部分光能均勻分布到目標照明區(qū)域，從而不能滿足均勻性的要求。折射式配光則采用透鏡折射原理，可以有效地將集中在中間部分的光能分散到目標照明區(qū)域。目前折射式配光的實現(xiàn)方法主要有兩種二維設計和三維設計。二維設計是將二次配光透鏡的前表面和后表面在正交的兩個方向分開設計，然后進行疊加，這樣的方法雖然容易實現(xiàn)，但只針對了兩條正交線來設計，其他絕大部分位置誤差較大，整個透鏡的均勻性較差。傳統(tǒng)三維設計則需要建立整個折射曲面與目標照明區(qū)域的一一對應關系，進行逐點設計，通過該方法得到的透鏡均勻性較好，但設計過程比較復雜，不易實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有二維設計的不足和三維設計的復雜性，提供一種呈矩形光斑均勻分布的LED 二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，將透鏡曲面的三維設計分解成若干個二維設計，實現(xiàn)了 LED燈的二次配光，光斑呈矩形，且整個矩形區(qū)域的光分布均勻。( 二)技術方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種呈矩形光斑均勻分布的LED 二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，包括 步驟I :根據(jù)提供的LED光源資料，確定LED光源的光分布函數(shù)I ( Θ );步驟2 :根據(jù)具體需要確定矩形目標照明區(qū)域的長a，寬b，光源離照明區(qū)域的距離h ；步驟3 :根據(jù)透鏡材料，確定透鏡材料的折射率η ；
步驟4:將矩形目標照明區(qū)域劃分成若干過矩形中心的線段，線段長度滿足公式
權利要求
1.ー種呈矩形光斑均勻分布的LED 二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括 步驟I :根據(jù)提供的LED光源資料，確定LED光源的光分布函數(shù)Ι(θ); 步驟2 :根據(jù)具體需要確定矩形目標照明區(qū)域的長a，寬b，光源離照明區(qū)域的距離h ； 步驟3 :根據(jù)透鏡材料，確定透鏡材料的折射率η ； 步驟4:將矩形目標照明區(qū)域劃分成若干過矩形中心的線段，線段長度滿足公式
2.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟I中所述的LED光源分布函數(shù)Ι(θ)是旋轉対稱的。
3.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟2中所述的矩形目標照明區(qū)域的形狀為平面矩形，LED光源位于該平面矩形中心上方h處。
4.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟3中所述的透鏡材料為透光材料PMMA或玻璃。
5.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在干，步驟4中所述的線段過矩形中心，線段長度滿足公式
6.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在于，步驟5中所述的目標照明區(qū)域上任一點ジ與光源出射角Θ滿足公式/ Ι(θ)d Θ = f Ad P。
7.根據(jù)權利要求I所述的呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，其特征在干，步驟6中所述的二次配光透鏡的前表面為球面，后表面滿足公式nsin (β + α)=sin(3 + Θ out)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種呈矩形光斑均勻分布的LED二次配光透鏡的實現(xiàn)方法，包括確定需要進行配光設計的LED光源的光分布；確定照明的矩形區(qū)域和光源離照明區(qū)域的距離；確定透鏡材料；將矩形區(qū)域劃分成若干過矩形中心的線段；基于能量守恒定律，建立獲得線段上任一點與光源出射角的一一對應關系；基于折射定律和該對應關系求解配光透鏡的配光曲面。本發(fā)明實現(xiàn)了LED的二次配光，配光后光斑呈矩形，光分布均勻。
文檔編號F21V5/04GK102679266SQ20111006447
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2011年3月17日
發(fā)明者劉明, 朱效立, 謝常青, 辛將 申請人:中國科學院微電子研究所