一种调节发光器件性能的方法和装置与流程

本申请涉及照明技术领域，尤其涉及一种调节发光器件性能的方法和装置。

背景技术：

在现有的照明技术领域，照明器件往往包含发光源与透镜，发光源用于发光，透镜用于改善发光源发出光线的光路，使照明效果达到预设的要求。例如，通过透镜可以使发光源发出的光发散，增大有效照明角度；通过透镜可以汇聚发光源发出的光线，使光线聚拢，有针对性地照亮目标区域。

在现有技术中，当所需的照明效果发生改变时，往往需要重新设计透镜，重新组装透镜和发光源，费时费力。而且，受工艺影响，组装得到的发光器件往往与理想的发光器件结构存在一定偏差，使得发光性能达不到预设发光效果。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种调节发光器件性能的方法和装置，用以缓解现有技术中发光器件不符合目标发光性能要求的问题。

本申请实施例采用下述技术方案：

一种调节发光器件性能的方法，包括：

根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数；

基于目标发光性能筛选所述多组候选发光性能参数，得到目标发光性能参数；

根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件。

一种调节发光器件性能的装置，包括：

仿真模块，根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数；

筛选模块，基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到一组目标发光性能参数；

调整模块，根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件。

本申请提供的方案，通过对现有的透镜以及发光源进行仿真，筛选最优参数，根据最优参数对发光源与透镜进行调整，使发光源与透镜之间的相对位置符合最优参数，从而保证发光器件的发光性能符合目标发光效果。另外对于已经成型的透镜，通过本申请提供的方法进行仿真，能根据所需的目标发光效果有针对性地筛选最优参数，采用现有透镜通过调整透镜与发光源之间的相对位置即可调整发光器件的不同发光性能参数，无需重新设计新的透镜。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1a为符合本申请实施例的一种调节发光器件性能的方法流程示意图之一；

图1b为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之一；

图2a为符合本申请实施例的一种调节发光器件性能的方法流程示意图之二；

图2b为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之二；

图3a为符合本申请实施例的一种调节发光器件性能的方法流程示意图之三；

图3b为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之三；

图4a为符合本申请实施例的一种调节发光器件性能的方法流程示意图之四；

图4b为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之四；

图4c为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之五；

图4d为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之六；

图4e为符合本申请实施例的一种发光器件剖面结构示意图之七；

图5为符合本申请实施例的一种调节发光器件性能的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

实施例一

本申请提供一种调节发光器件性能的方法，应用于包含透镜和发光源的发光器件，如图1a所示，包括：

步骤11：根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数；

步骤12：基于目标发光性能筛选所述多组候选发光性能参数，得到目标发光性能参数；

步骤13：根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件。

在本实例中，发光源可以为发光二极管(lightemittingdiode，led)，led发光源的工作电压低、工作电流很小、抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长，而且通过调制工作时的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。透镜可以为半球形中空透镜，该半球形中空透镜可以是椭球形中空透镜，也可以根据实际需求对半球形进行一定变化，形成不规则形状的中空透镜。参见图1b，以半球形中空透镜为例，该透镜可以选用玻璃或其他透光性较好的材质，半球形中空透镜的中空内腔101b可以是直径为d的半球，而外表面101a可以是直径为d的半球，在外表面101a与中空内腔101b之间，可以通过倒模等方式形成透镜本体101。

另外，基于上述半球形中空透镜，该透镜101还可以根据实际需求设置透镜平台，图1b为本申请提供的一种发光器件剖面结构示意图，在组装过程中，透镜平台往往与基板103接触固定，透镜覆盖的基板上设置有发光源102，由此，在发光源102正常工作时，发出的光线能通过透镜101透射到外界，透镜101能改善发出光线的光路，使到达外界的光线满足预设需求。通常情况下，透镜101的具体形状和尺寸是根据发光源102的实际发光特性而设计的。在设计透镜的过程中，往往将发光源仿真设置在“0点”位置，基于此位置设计透镜的各种参数。上述“0点”可以与中空内腔的中心点重合，也可以与外表面的中心点重合，根据实际需求，还可以根据中空内腔以及外表面的实际形状设置“0点”位置。参见图1b，图中以矩形代表发光源102，在设计过程中，往往用发光源上表面的中心点代表发光源的位置，该位置可以与上述“0点”位置重合。

本申请提供的一种调节发光器件性能的方法中，步骤11，根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数。

具体的，在本步骤中，可以根据当前透镜的具体尺寸和形状，以及发光源的发光特性，对发光性能进行仿真。其中，透镜的具体尺寸可以包括透镜的中空内腔的尺寸以及外表面的尺寸，还可以包括透镜平台的厚度等参数。透镜的形状可以包括透镜的中空内腔的形状以及外表面的形状，还可以包括透镜平台的具体形状。发光源的发光特性可以包括发光源在正常工作电压下发出光线的具体参数，该参数可以包括光强、照度等。

本申请中，对至少一种发光性能进行仿真，可以是根据上述透镜和发光源的特性以及发光源和透镜的相对位置，对至少一种发光性能进行的仿真。其中，发光性能可以包括平均亮度、总均匀度、纵向均匀度、平均照度等性能参数。经过模拟仿真，可以得到多组候选发光性能参数，这些发光性能参数可以反映“透镜+发光源”结构的整体发光性能变化。

本申请提供的一种调节发光器件性能的方法中，步骤12：基于目标发光性能筛选所述多组候选发光性能参数，得到目标发光性能参数。

具体的，根据上述模拟仿真得到的多组候选发光性能参数，可以获知“透镜+发光源”结构的发光趋势，目标发光性能可以是根据实际需求所选的一种发光性能，例如，希望“透镜+发光源”结构的“平均亮度”数值较大，则上述目标发光性能是“平均亮度”，本步骤则基于“平均亮度”筛选上述多组候选发光性能参数，选择“平均亮度”数值最大的一组发光性能参数，将筛选出的一组发光性能参数作为目标发光性能参数。

本申请提供的一种调节发光器件性能的方法中，步骤13，根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件。

基于上述步骤12中筛选出的目标发光性能参数，对发光源和透镜进行组装，其中，目标发光性能参数中包括发光源和透镜的相对位置。将发光源和透镜根据目标发光性能参数中的相对位置进行组装，可以得到“透镜+发光源”结构，经过组装的“透镜+发光源”结构的发光性能与目标发光性能参数相对应，符合实际生产要求。

本申请提供的方案，通过对现有的透镜以及发光源进行仿真，筛选最优参数，根据最优参数对发光源与透镜进行调整，使发光源与透镜之间的相对位置符合最优参数，从而保证发光器件的发光性能符合目标发光效果。另外对于已经成型的透镜，通过本申请提供的方法进行仿真，能根据所需的目标发光效果有针对性地筛选最优参数，采用现有透镜通过调整透镜与发光源之间的相对位置即可调整发光器件的不同发光性能参数，无需重新设计新的透镜。

实施例二

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，每组所述候选发光性能参数包括唯一发光源位置；

如图2所示，上述步骤11：根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数，具体包括：

步骤21：根据所述透镜结构，以发光源位置为变量对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数；

上述步骤12：基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光性能参数，具体包括：

步骤22：基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置。

下面以路灯为例说明本申请提供的方案，图2b为本申请提供的一种发光器件剖面结构示意图，图中o点为上述实施例所述的“0点”，沿图中示出的基准线(z轴)，发光源位于0点上方，则数值为正，发光源位于0点下方，则数值为负，根据《城市道路照明设计标准》cjj45-2015要求，对透镜和发光源进行模拟仿真。

上述步骤21，根据所述透镜结构，以发光源位置为变量对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数。

参见图2b，调整发光源相对于透镜的位置，具体可以沿图中示出的z轴方向调整发光源位置，仿真计算该发光源在不同位置时，至少一种发光性能所对应的参数，得到多组候选发光性能参数，经过模拟仿真得到的多组候选发光性能参数如下表。

表一·候选发光性能参数表

在表一中，最后一列为与《城市道路照明设计标准》cjj45-2015要求相对应的标准，第一行为发光源位置，每个数值代表发光源相对于透镜的位置，在本次仿真中，发光源基于上述z轴，以0.1mm为单位进行仿真，得到-0.5mm～0.5mm之间的仿真数据，其中，-0.5mm所在列的仿真数据，是指沿z轴方向，发光源位于-0.5mm位置时，发光器件的性能参数。表一中第一列为各种发光性能，其中包括平均亮度l、总均匀度u0、纵向均匀度ul、阈值增量ti、路面最小照度eh、路面照度均匀度ue、环境比sr、80°光强i80、90°光强i90、发光效率。

根据表一可知，当发光源与透镜之间的距离发生变化时，发光器件整体的性能参数也会随之变化，每个性能参数的变化情况稍有不同。另外，除了以上表一中示出的性能参数，还可以根据实际需求对其他性能参数进行模拟仿真，例如，还可以对配光曲线进行模拟仿真。

上述步骤22，基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置。

目标发光性能可以是上述步骤21中涉及的任一种发光性能参数，根据实际生产需求，将最重要的一项发光性能确定为目标发光性能，根据目标发光性能筛选得到目标发光源位置。

具体的例如，当目标发光性能为“路面照度均匀度ue”时，根据标准可知，该数值标准为“>0.4”，根据表一中ue所在行数据可知，发光源从-0.5mm到0.5mm，该ue所对应的参数逐渐减小，由此可知，与“路面照度均匀度ue”相对应的目标发光性能参数所对应的目标发光源位置为-0.5mm。

再例如，当目标发光性能为“路面最小照度eh”时，根据标准可知，该数值越大越好，根据表一中eh所在行数据可知，发光源从-0.5mm到-0.3mm，该eh所对应的数值逐渐增大，在-0.3mm到0.5mm，该eh所对应的数值逐渐减小，由此可见，表一中示出的eh峰值为15.4，与该数值相对应的发光源位置为-0.3mm，即目标发光源位置为-0.3mm。

另外，当目标发光性能参数变化不明显，或峰值为一定参数范围时，还可以在目标发光性能的基础上，参考其它发光性能参数对仿真所得的多组发光性能参数进行筛选。具体的，例如：当目标发光性能为“平均亮度l”时，根据标准可知，“平均亮度l”所对应的参数越大越好，根据表一仿真结果可知，发光源从-0.5mm到-0.2mm，数值逐渐增加，从-0.2mm到0.4mm，该参数持平，从0.4mm到0.5mm，该参数逐渐减小。由此可见，从-0.2mm到0.4mm均可作为目标发光源位置。进一步的，可以根据实际需求选择次要的发光性能参数，例如“总均匀度u0”，根据表一可知，u0在-0.2mm到0.4mm之间，数值逐渐增加，因此，可以基于根据“平均亮度l”筛选出的-0.2mm到0.4mm目标发光源位置范围，进一步筛选，将0.4mm作为目标发光源位置。

本申请提供的方案以发光源位置为变量，对至少一种发光性能参数进行模拟仿真，根据目标发光性能对参数进行筛选，得到目标发光源位置。进一步的，还可以基于目标发光性能的筛选结果，进一步通过其他发光性能参数进一步筛选，得到最优的目标发光源位置，由此使得经过调整的发光器件满足预设标准。

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，上述步骤21，根据透镜结构，以发光源位置为变量对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数，如图3所示，具体包括：

步骤31：将所述透镜内表面中心点与所述透镜外表面中心点连线作为基准线，在预设数值范围内，在所述基准线上设置预设数量的基准点，将所述发光源仿真设置在所述基准点上，得到多组候选发光性能参数；

步骤32：所述多组发光性能参数与所述预设数量的基准点一一对应。

参见图3b，图中示出的o1为中空内腔的中心点，o2为外表面的中心点，z轴可以根据上述中空内腔的中心点和外表面的中心点确定，中空内腔的中心点可以理解为透镜内表面的中心点，外表面的中心点可以理解为透镜外表面的中心点。具体的，将内表面的中心点与外表面的中心点连线作为基准线，该基准线可以为上述实施例中所述的z轴。本方案中，所述多组发光性能参数与所述预设数量的基准点一一对应，参见表一，每一列参数数值均与同列第一行的发光源位置相对应。

参见上述表一，在表一中预设数值范围是-0.5mm～0.5mm，在这个预设数值范围内，以0.1mm为间隔设置基准点，共设置11个基准点，在本实例中，基准点均匀设置在预设数值范围内，均匀设置的基准点能展现参数的变化趋势，实际上，根据生产需求还可以非均匀设置基准点，例如，在预设数值范围内，对需要精密仿真的数值范围取点间隔较短，以0.05mm为间隔取点，对不需要精密仿真的数值范围取点间隔加长，以0.2为间隔取点，通过控制取点的间隔，可以对重要数值范围内的参数值进行精密仿真，提高仿真精度。

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，当所述发光性能包括路面亮度纵向均匀度性能时，上述步骤12，基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置，具体包括：

基于路面亮度纵向均匀度性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置。

参见表一，路面亮度纵向均匀度即表中参数“ul”，根据标准，该参数值应“>0.7”，即目标发光位置的取值范围为0mm～0.5mm，较优的，根据该参数变化趋势，峰值所对应的发光源位置大约在0.3mm～0.4mm，进一步的，可以根据其他所需的发光性能对发光源的具体位置进行筛选。

在实际生产过程中，由于生产误差等原因，倒模形成的透镜往往会与理想形状的透镜存在一定的偏差，偶尔会出现透镜底面(接触基板的表面)不平整，导致透镜的位置相对于预设位置较高的情况，当透镜的实际位置较高时，发光源相对于透镜的位置变低，即如果目标发光源位置为0mm，一旦透镜的实际位置较高，则发光源相对于透镜的位置有可能位于-0.1mm，在这种情况下，发光性能有可能比理想发光性能更差。

本申请提供的方案首先根据路面亮度纵向均匀度ul对仿真得到的参数进行筛选，根据筛选出的参数范围结合其他发光性能参数进一步确定目标发光源位置。受亮度纵向均匀度参数性质影响，当由于工艺等误差造成透镜的实际位置较高时，实际生产出的发光器件的发光性能往往优于未经过调整的发光器件。即便发光源相对于透镜的位置低于仿真所得的目标发光源位置，实际生产出的发光器件的发光性能也往往优于“发光源位于0mm位置”的发光器件。

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，上述步骤41，基于路面亮度纵向均匀度性能筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置，具体包括：

基于所述多组发光性能参数中的路面亮度纵向均匀度参数的变化趋势，筛选所述多组发光性能参数，得到目标发光源位置。

本申请提供的方案首先根据“ul”对多组发光性能参数进行筛选，在随后的组装过程中，一旦出现由于工艺误差导致的“发光源低于目标发光位置”的情况，受ul参数本身性质影响，发光器件的整体发光性能也往往优于未经调整的发光器件。

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，上述步骤13，根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件，如图4a所示，具体包括：

步骤41：根据所述目标发光性能参数确定所述透镜与所述发光源之间的目标距离；

步骤42：当所述透镜与所述发光源之间的距离小于所述目标距离时，增厚所述透镜平台厚度；

步骤43：当所述透镜与所述发光源之间的距离大于所述目标距离时，减薄所述透镜平台厚度。

本申请提供的技术方案可以根据透镜的实际形状尺寸，将透镜与发光源组装为一体的发光器件。具体的例如，现有透镜与发光源设置在基板上时，发光源相对于透镜位于0mm位置，而经过仿真筛选，目标发光源位置为0.2mm，则透镜相对于发光源应下移0.2mm，具体的，对于带有平台的透镜，可以通过二次加工的方式减薄透镜平台的厚度。相对的，如果目标发光源位置为-0.2mm，则透镜相对于发光源应上移0.2mm，可以通过二次加工的方式增厚透镜平台的厚度。

本申请提供的方案尤其适用于带有平台结构的透镜，基于现有透镜的结构，根据仿真筛选的目标发光源位置可以对透镜进行二次加工，经过加工的透镜再与发光源进行组装后可以获得符合预设性能要求的发光器件。

本申请提供的技术方案可以在组装过程中对发光源相对于透镜的位置进行调整，对于已经设计完成的透镜，由于对透镜的设计进行修改比较复杂，容易造成底面(接触基板的表面)不平整、透镜变形等情况，鉴于此，本申请还提供了以下方案：

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，上述步骤42，当所述透镜与所述发光源之间的距离小于所述目标距离时，增厚所述透镜平台厚度，具体包括：

在注塑成型时，增加成型压力和/或减少保压时间；

或者，

在所述透镜平台靠近所述发光源的表面设置增厚层。

具体的，当需要增厚平台厚度时，对于带有平台的透镜模型，在注塑成型时可以通过增加成型压力和/或减少保压时间的方式对平台厚度进行增厚，从而使得生产成型的透镜在随后组装过程中，透镜与发光源的相对位置满足目标发光源位置。另外，还可以在透镜与基板之间设置增厚层，用以垫高透镜的位置，使生产成型的发光器件中透镜与发光源的相对位置满足目标发光源位置。如图4b所示，图中示出的m即为上述增厚层。

基于上述实施例所述的一种调节发光器件性能的方法，上述步骤43，当所述透镜与所述发光源之间的距离大于所述目标距离时，减薄所述透镜平台厚度，具体包括：

在注塑成型时，减少成型压力和/或减少保压时间；

或者，

从所述透镜平台靠近所述发光源的表面削薄所述透镜平台。

具体的，当需要减薄平台厚度时，对于带有平台的透镜模型，在注塑成型时可以通过减少成型压力和/或增加保压时间的方式对平台厚度进行减薄，从而使得生产成型的透镜在随后组装过程中，透镜与发光源的相对位置满足目标发光源位置。另外，还可以对透镜平台进行二次加工，削薄透镜平台的厚度，使生产成型的发光器件中透镜与发光源的相对位置满足目标发光源位置。如图4c所示，经过二次加工，削薄透镜的平台厚度，图中示出的n为削减掉的透镜平台，通过二次加工的方式可以使加工所得的发光器件中透镜与发光源之间的相对位置满足目标发光源位置。

基于上述方案，根据实际生产需求，当对透镜进行二次加工比较复杂时，还可以在与透镜所接触的基板上进行挖槽，使透镜平台的底部沉入基板内，从而使透镜更接近于发光源位置，使生产所得的发光器件满足目标发光源位置。

本申请实施例在此示出了前述步骤的一种具体实现方式。当然，应理解，上述步骤也可以采用其它的方式实现，本申请实施例对此不作限制。

基于上述实施例所述的方案，图4d为透镜侧剖示意图，所述透镜包括外表面d1和内表面d2；

所述外表面d1沿中心对称，所述内表面d2沿中心对称；

所述外表面d1的中心s1与所述内表面d2的中心s2不重合，所述发光源位于所述外表面中心s1。

图4e为透镜俯视图，图中阴影示出的矩形代表发光源，该发光源可以是led发光源。结合图4d和图4e可知，透镜的外表面d1沿s1中心对称，透镜的内表面d2沿s2中心对称，中心对称也可称为四象限对称。发光源靠近透镜一表面的中心点与s1所在位置重合。

由发光源发射出的光线在透镜的内外表面经过二次折射，大角度出射的光往往会使出射光形成黄斑，黄斑主要由于led发光源出光不均匀，出光角度越大，光程也就越大，出光颜色也就越黄。

本申请提供的方案中，由于led发光源最后经由外表面折射而出，位于外表面中心s1位置，而且外表面中心对称，发光源发出的光线经由内表面和内表面到达外界，外表面对发光源光线的折射作用大于内表面对发光源光线的折射作用，这种结构能提高发光效果，不易产生黄斑。

实施例三

本申请提供一种调节发光器件性能的装置，应用于包含透镜和发光源的发光器件，如图5所示，包括：

仿真模块51，根据所述透镜和所述发光源，对至少一种发光性能进行仿真，得到多组候选发光性能参数；

筛选模块52，基于目标发光性能筛选所述多组发光性能参数，得到一组目标发光性能参数；

调整模块53，根据所述目标发光性能参数调整所述透镜和所述发光源的相对位置，得到经过调节的发光器件。

本申请提供的方案，通过对现有的透镜以及发光源进行仿真，筛选最优参数，根据最优参数对发光源与透镜进行调整，使发光源与透镜之间的相对位置符合最优参数，从而保证发光器件的发光性能符合目标发光效果。另外对于已经成型的透镜，通过本申请提供的方法进行仿真，能根据所需的目标发光效果有针对性地筛选最优参数，采用现有透镜通过调整透镜与发光源之间的相对位置即可调整发光器件的不同发光性能参数，无需重新设计新的透镜。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。