一種改善led路燈照明的設計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善LED路燈照明的設計方法，包括以下步驟：1）確定LED光源；根據(jù)廠家提供的光線文件，采用光學軟件Lighttools進行模擬，或者采用光學測量儀器進行測量，準確分析光強隨傳播方向的分布情況，為光源模型的建立提供依據(jù)；2）建立LED光源與照射面之間的對應關系；將LED光源建模為半球形狀，并利用類似地球的經線和緯線對半球進行網(wǎng)格劃分，經線和緯線將半球面劃分為若干個光通量相等的微元面；3）根據(jù)向量，最終得到所設計的自由曲面透鏡；通過本發(fā)明設計結果，對LED的自身發(fā)出的不符合道路照明的圓形光斑進行了改善。
【專利說明】一種改善LED路燈照明的設計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于照明工程應用領域，具體涉及一種改善LED路燈照明的設計方法，主要作用于二次配光透鏡。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著LED芯片、封裝和燈具研發(fā)及生產技術的不斷革新，LED照明已經深入國民生產各個領域，比如路燈、室內燈具、車燈、景觀燈等。市場的廣闊前景必然帶來需求的多樣化:在實際應用中，我們需要為LED光源設計特定的透鏡來滿足照明要求，根據(jù)行業(yè)標準《城市道路照明設計標準》，編號為CJJ45-2006的要求，路燈照明面應為矩形，照度適當，均勻度高，無眩光，照明區(qū)域外應無光污染。
[0003]由于LED光源近似余弦朗伯體發(fā)光，若直接照在路面上會形成圓形光斑，這樣既存在部分光能損失，配光效果也較差。對此，前人采取了相應的改進措施，即把透鏡用在非成像光學系統(tǒng)中，設計透鏡的方法主要是憑借設計經驗，利用光學軟件對透鏡結構進行調整、微調、優(yōu)化，雖然有一定改善，但其設計過程耗時費力。
[0004]近年來，根據(jù)自由曲面所設計的透鏡的面型得到業(yè)界的青睞，但由于目前LED發(fā)光的光強和角度分布與系統(tǒng)的后續(xù)器件不匹配使得大量的能量不能被合理利用，效率降低，使LED失去了自身優(yōu)勢。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種改善LED路燈照明的設計方法，本方法首先通過對所選LED光源進行分析，根據(jù)燈芯廠家提供的光線文件，采用光學軟件(Lighttools)進行模擬，或者采用光學測量儀器(積分球或LED光強分布測試儀)進行測量，準確分析其光學特性，并且根據(jù)設計需求，合理組建光路圖結構，結合光學基本原理，根據(jù)需求，列相應方程，利用Matlab軟件編程求解，得到一組所需透鏡面型的離散點，導出Matlab軟件，轉換成Ibl格式，導入Pro/E三維建模軟件，利用逆向工程思想得到所設計透鏡的實體面型。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種改善LED路燈照明的設計方法，包括以下步驟:
[0008]I)確定LED光源；
[0009]根據(jù)廠家提供的光線文件，采用光學軟件Lighttools進行模擬，或者采用光學測量儀器進行測量，準確分析光強隨傳播方向的分布情況，為光源模型的建立提供依據(jù)；
[0010]2)建立LED光源與照射面之間的對應關系；
[0011]將LED光源建模為半球形狀，并利用類似地球的經線和緯線對半球進行網(wǎng)格劃分，經線和緯線將半球面劃分為若干個光通量相等的微元面；
[0012]以上述半球圓心為原點，建立坐標系，令半球中軸線方向為Z軸，令半球底面上相互垂直的兩個方向為X，Y軸方向，令光線方向和半球中軸線的夾角為P，令X軸和光線在半球底面上投影的線段所夾的角為0，那么芯片發(fā)出的光束都可以用(6#)來唯一表示，光線(久爐)經過透鏡中一點P發(fā)生折射，之后到達照射面一點G (X，y, z)，對于透鏡的自由曲面來說，入射光的單位方向向量可表示為I (cos0sin…sinPsin爐，cos爐)，透鏡的自由曲面上
點P的位置矢量可表示為(Pcos0sin爐,/?sin0sin爐，pcos爐)，其中p為LED光源沿0，爐)
方向到自由曲面的距離，所有要考慮的光線方向向量軌跡的末端就組成了自由曲面，出射單位向量為0，它可以由G點和P點的位置矢量相減獲得，即:
[0013]
【權利要求】
1.一種改善LED路燈照明的設計方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)確定LED光源； 根據(jù)廠家提供的光線文件，采用光學軟件Light tools進行模擬，或者采用光學測量儀器進行測量，準確分析光強隨傳播方向的分布情況，為光源模型的建立提供依據(jù)； 2)建立LED光源與照射面之間的對應關系； 將LED光源建模為半球形狀，并利用類似地球的經線和緯線對半球進行網(wǎng)格劃分，經線和緯線將半球面劃分為若干個光通量相等的微元面； 以上述半球圓心為原點，建立坐標系，令半球中軸線方向為Z軸，令半球底面上相互垂直的兩個方向為X，Y軸方向，令光線方向和半球中軸線的夾角為P，令X軸和光線在半球底面上投影的線段所夾的角為0，那么芯片發(fā)出的光束都可以用來唯一表示，光線(久爐)經過透鏡中一點P發(fā)生折射，之后到達照射面一點G(x, y, z)，對于透鏡的自由曲面來說，入射光的單位方向向量可表示為I ( cos 0sin ^sinAin爐.cosp )，透鏡的自由曲面上點P的位置矢量可表示為
【文檔編號】F21W131/103GK103629601SQ201310671568
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2013年12月11日
【發(fā)明者】沈偉華, 劉莎, 刁永青, 張宇, 朱琳 申請人:陜西烽火佰鴻光電科技有限公司