Led自由曲面照明系统设计的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种LED自由曲面照明系统设计，尤其涉及一种高均匀度LED自由曲 面照明系统设计。
【背景技术】
[0002] 随着LED照明的发展，基于LED光源的照明设计也变得越来越重要。但是由于LED 光强度分布的特点，难以实现在目标面上固定形状区域内的均匀照明。因此必须对LED的 照明系统进行二次光学设计，将LED发出的光能进行再分配，以实现在目标照明面上所需 的特定形状的均匀照明要求。
[0003] 传统的LED的照明系统采用透镜组等方法来实现均匀照明。然而，通过透镜组方 式实现均匀照明的LED的照明系统具有体积较大、结构复杂、光能损失大等缺点。
【发明内容】
[0004] 综上所述，确有必要提供一种高均匀、结构简单且光能损失小的LED自由曲面照 明系统设计。
[0005] -种LED自由曲面照明系统设计，包括：将LED点光源的出射角度
【主权项】
1. 一种LED自由曲面照明系统设计，包括： S I O ： 将 L E D 点 光 源 的 出 射 角 度 os 势戈|J分为三个区域〇 s s 和(61 s得，每个区域都可以分另|J实 现在一接收面上形成长和宽分别为2LX和2Ly的矩形光斑，其中，资为所述LED点光源的最 大出射角度； 511 :分别对所述三个区域在所述接收面上的映射关系进行求解，获得所述三个区域在 接收面上的映射关系； 512 :对所述LED点光源进行二次配光设计，获得一关于所述自由曲面的一阶偏微分方 程组； 513 :根据所述三个区域在所述接收面上的映射关系及所述一阶偏微分方程组，获得关 于所述自由曲面的一阶拟线性偏微分方程组，求解所述一阶拟线性偏微分方程组获得多个 面型数据；以及 514 :根据所述多个面型数据，进行曲面拟合，获得所述自由曲面。
2. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述LED点光源的出 射角度并平均划分为三个区域或按照等比例划分为三个区域。
3. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述LED点光源最大 出射角度为30°。
4. 如权利要求3所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，你=IOP，你=20° 以及科=30°。
5. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域〇 S%中， p0°处光线经过所述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的中心，而P術处光线经过所 述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的边界。
6. 如权利要求5所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区 中，P術处光线经过所述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的边界，而t辑·处光线经 过所述自由曲面之后照射到矩形光斑的中心。
7. 如权利要求6所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域鈐^史^符 中，^份处光线经过所述自由曲面之后照射到矩形光斑的中心，而·处光线经过所 述自由曲面之后照射到矩形光斑的边界。
8. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域内 炉的映射关系为：
9. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述自由曲面的一阶 偏微分方程组为：
且η。及Ii1分别为空气折射率及所述自由 曲面透镜的折射率。
10. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述求解一阶拟线 性偏微分方程组获得多个面型数据的方法为：采用龙哥库塔算法及Lax的差分格式建立算 法求解，并通过MTLAB编程从而获得所述多个面型数据。
11. 如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述进行曲面拟合 的步骤为：采用非均匀有理B样条进行曲面拟合。
12. -种LED自由曲面照明系统设计，包括： SlO :将LED点光源的出射角度划分为至少两个区域，每个区域都可以分别实现在一接 收面上形成长和宽分别为2LX和2Ly的矩形光斑； 511 :分别对所述至少两个区域在所述接收面上的映射关系进行求解，获得所述至少两 个区域在接收面上的映射关系； 512 :对所述LED点光源进行二次配光设计，获得一关于所述自由曲面的一阶偏微分方 程组； 513 :根据所述至少两个区域在所述接收面上的映射关系及所述一阶偏微分方程组，获 得关于所述自由曲面的一阶拟线性偏微分方程组，求解所述一阶拟线性偏微分方程组获得 多个面型数据；以及 514 :根据所述多个面型数据，进行曲面拟合，获得所述自由曲面。
【专利摘要】本发明涉及一种LED自由曲面照明系统设计，包括：将LED点光源的出射角度划分为三个区域、和，每个区域都可以分别实现在一接收面上形成长和宽分别为2Lx和2Ly的矩形光斑；分别对所述三个区域在所述接收面上的映射关系进行求解，获得所述三个区域在接收面上的映射关系；对所述LED点光源进行二次配光设计，获得一关于所述自由曲面的一阶偏微分方程组；根据所述三个区域在所述接收面上的映射关系及所述一阶偏微分方程组，获得关于所述自由曲面的一阶拟线性偏微分方程组，求解所述一阶拟线性偏微分方程组获得多个面型数据；以及，根据所述多个面型数据，进行曲面拟合，获得所述自由曲面。
【IPC分类】F21Y101-02, F21V5-04, F21S2-00
【公开号】CN104864279
【申请号】CN201410057459
【发明人】熊思思, 朱钧, 金国藩, 范守善
【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月20日
【公告号】US20150234941