本发明涉及一种能根据现场照明需要和人类双眼视觉生理功效特点，通过调节改变led照明的配光模式，扩展led照明特性和光照范围，增强led照明产品适用性和灵活性的矢量配光模式。
背景技术
人们在黑暗环境劳动作业时常使用头灯等led装置进行照明。目前，国内外现有的便携式led照明装置，从配光技术特点上讲，主要有五种模式：①采用单光源和单反射杯结构，通过调节光源点与反射杯焦点的相对位置进行配光，光线的反射率高。②采用多光源和多反射杯结构，分别将各led单元的光源固化在相应反射杯的焦点位置上，再将各led单元的照射角度组合固化成一个固定模式的整体光斑，通过开关调节不同位置的光源，调节整体光斑及照明区域的亮度，产生不同亮度的配光效果。③采用单光源和单折射透镜结构，将光源嵌入透镜底部凹槽内，使光线通过准直效应折射成平行光线束射出，调整光束特性，该模式的配光效果较单一。④采用单光源和单聚光透镜结构，既可将光源点定位在聚光透镜的焦点上，使光线平行射出，也可通过沿轴向移动聚光透镜或光源，调整聚光透镜与光源点之间的相对位置，改变光束的特性，提高光线的柔和性。但该结构仅能利用向前射出的光线，侧面光线的反射率很低，且易产生成像，使光源的结构形状以光斑的形式投射在物体上。⑤采用单光源和单聚光透镜以及透光辅助光学器材结构，通过使用对称性单件式透光辅助光学结构装置，既保持光斑的柔和性，也显著提高了光源底部和侧面光线的反射率，尤其是当光源点位置不处于聚光透镜焦点时的光线反射率，同时又通过反射和折射补光来克服成像现象。存在的主要问题：上述配光模式共同存在的不足，主要有三点：一是led单元的照射角度固定；二是投射在目标物体上的光斑及整体明亮带的形状固化，且多为圆形；三是对左右两侧视野区的光照覆盖率低。这些不足限制了现有便携式led照明装置在使用过程中，对不同黑暗环境、不同工作性质以及人类双眼视觉对不同照明需求的适应性和应对变化的灵活性。
技术实现要素：
1.解决的技术问题针对现有便携式led照明装置配光模式的不足，本发明重点是解决灯光照射角度的可调性，整体光斑和明亮带形状的可塑性以及两侧视野区光照覆盖率的拓展性之难题，进一步丰富led照明配光模式及效果，满足不同黑暗环境作业需求。
2.技术方案基本结构：本led照明配光模式由led单元组、配光调控系统及电源构成。其中，led单元组由两个、两个以上led单元排列组合构成，各led单元均具有一套由led和辅助光学系统组成的照明功能基本结构，配光调控系统由led单元转动支撑装置、照射角度调节装置、单元联动整合装置三部分构成，电源为电池。关键技术方案：①led单元组的led单元类型分为固定型led单元和转动型led单元两种，固定型led单元的结构位置和照射角度始终保持固定不动，转动型led单元的结构位置和照射角度可进行调节控制；led单元组的led单元搭配组合模式分为由固定型与转动型led单元组成的混合搭配模式和仅由转动性led单元组成的单一搭配模式。混合搭配模式的结构是以固定型led单元为中心，转动型led单元位于固定型led单元的两侧或四周，向固定型led单元偏转靠拢或分开，使其光学轴线与固定型led单元的光学轴线产生一定夹角的偏转，形成led单元组的相对较窄或更为广阔的整体灯光投射角和不同形状的整体光斑等配光效果；单一搭配模式的结构是以两个或两个以上的转动性led单元的对称性排列组合为基础，各单元产生同步反向偏转位置α角的变化，改变彼此之间的相对位置关系和光束投射角度方向。②配光调控系统的led单元转动支撑装置由led单元位置稳固结构和转动套筒式连杆结构组成，led单元照射角度调节装置由操作器和联动螺杆组成，单元联动整合装置由同步转动匹配器和平移滑槽组成。配光调控系统的led单元转动结构，旨在通过使用者的操作动作，将外部加载的转动动力传递给转动型led单元的底部相应结构，为该单元产生偏转运动和灯光照射角度改变提供动力。③配光调控系统采用矢量配光方法，通过调节改变照明功能基本结构中的灯光照射角度方向，调整led单元组的整体灯光投射角及各led单元光斑之间的相对位置关系，实现led单元组照明整体光斑及明亮区域的形状、面积、亮度及柔和性的可调，产生具有led照明矢量配光特点及广角视野照明区间的效果。目前国内外现有便携式led照明装置产品的配光模式，最主要的核心技术是通过改变光源与焦点之间的相对位置关系，辅以提高光线反射率来实现的。本矢量配光方法是在保留光源始终处于焦点位置和光线反射率很高的反射杯的结构基础上，通过转动型led单元同步反向偏转靠拢或分开，改变转动型led单元的灯光照射角度方向，使各单元光斑在投射目标物体上的相对位置产生平行、重叠或分离等变化，实现对led单元组的整体光斑照明特性的调控。尤其是当各单元光斑左右两侧部分重叠时，可使led单元组的整体光斑形状呈现出一种横向长轴近似长方形的状态，这与人类双眼左右平行位置的解剖结构相契合，更符合人类双眼视觉的生理特性。
3.有益效果本发明通过实现led照明整体光斑形状可变、面积可调、有广角视野明亮照明区间的技术目标，为研发更符合人类双眼视觉生理特点，满足多样化照明需求的新一代便携式led照明装置产品，提供一种更具适应性、灵活性和人性化的led照明矢量配光方法。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
附图1是本发明led照明配光模式的整体结构示意图。
附图2是本发明led照明配光模式的配光调控系统主要结构侧视剖面示意图。
附图3是本发明led照明配光模式的矢量配光原理及小投射角的整体光斑形状示意图。
附图4是本发明led照明配光模式的矢量配光原理及大投射角的整体光斑形状示意图。
附图中1.led单元组，2.固定型led单元，3.转动型led单元，4.光源，5.反射杯，6.led单元组的固定支架，7.配光调控系统，8.照射角度调节装置的操作器，9.电池电源，10.头灯的外壳，11.照射角度调节装置的联动螺杆，12.同步转动匹配器，13.平移滑槽，14.led单元位置稳固结构，15.转动套筒式连杆，16.led单元的位置偏转α角，17.led单元组灯光的小投射角，18.led单元组灯光小投射角的光照区域，19.led单元组灯光小投射角的整体光斑，20.固定型led单元的光斑，21.左侧转动型led单元的光斑，22.右侧转动型led单元的光斑，23.led单元组灯光的大投射角，24.led单元组灯光大投射角的光照区域，25.led单元组灯光大投射角的整体光斑。
具体实施方案
1.产品名称及组成本发明实施例名称为矢量头灯，由led单元组、配光调控系统、电源及头灯外壳构成(图1)。
2.主要结构本实施例矢量头灯的led单元组(1)由一个排列设置在头灯中间位置的固定型led单元(2)和分别设置在左右两侧的两个转动型led单元(3)构成(图1，图2)，整体镶嵌在led单元组的固定支架上(6)；各led单元均由5wled光源(4)和深度2cm的反射杯(5)组成。配光调控系统(图2)(7)的led单元转动支撑装置由形似三角棱体的led单元位置稳固结构(14)和长1.5cm、外套筒内直径0.3cm、内筒直径0.2cm的转动套筒式连杆结构(15)组成，单元位置稳固结构(14)上部与转动套筒式连杆结构(15)连接，下部固定在同步转动匹配器(12)的顶部；led单元照射角度调节装置由高1cm、直径2.5cm的圆柱体结构的操作器(8)和长8cm、直径0.3cm的两端反向螺纹的联动螺杆(11)组成，操作器套在联动螺杆中央位置并焊接固化，联动螺杆的两端分别安装固定在头灯外壳(10)底部的内侧面左右两端，操作器转动带动联动螺杆旋转；单元联动整合装置由长1cm、宽0.5cm、高0.5cm、内直径0.2cm的同步转动匹配器(12)和长8cm、内槽宽0.6cm凹型平移滑槽(13)组成，两个单元联动整合装置分别套装在联动螺杆(11)左右两侧并卡在凹型平移滑槽内。电源(9)为12伏可充电池，放置于配光调控系统(7)的底部中央。头灯的外壳(10)由顶部长10.4cm、宽4.4cm、高6cm，底部长8cm、宽3cm的中空梯形长方体和安装在顶部位置长10cm、宽4cm、厚0.2cm的长方形镜片盖组成(10)，在外壳上方后部中央位置有一宽1.2cm、长2.7cm的长方形的操作器开口。
3.相互关系及使用方法本发明的具体实施例为三灯单元排列组合方式的矢量配光模式方法。首次使用本实例时，先打开电源开关，led单元组灯光全部亮起，默认设置状态是：两个转动型led单元的单元位置偏转α角为90°，光束的主轴线与中央位置的固定型led单元的光主轴线平行(图3)，部分光斑与固定型led单元光斑重叠，形成一个小投射角(24)的led单元组光照区域(25)和一种横向长轴近似长方形的整体光斑(26)；当活动现场照明需要扩大覆盖范围，尤其是要扩大左右两侧视野范围的照明区间时，向前推动操作器(8)带动联动螺杆(11)旋转，使两个同步转动匹配器(12)同时向中间平滑移动，通过led单元位置稳固结构(14)和转动套筒式连杆(15)牵动对应的转动型led单元(3)向外侧偏转，改变其光线照射角度，位置偏转α角小于90°，光束的主轴线与中央的固定型led单元的光主轴线分开(图4)，转动型led单元的光斑(28，29)与固定型led单元的光斑(27)彼此分离，从而形成一个有大投射角(30)的led单元组光照区域(31)和一种有广角照明区间的整体光斑(32)；当现场照明需要缩小照明范围，提高照明亮度时，向后推动操作器(8)，产生与上述情况相反的配光效果；当关闭和再次打开头灯时，照明配光模式仍保留最近一次的模式状态。