一种高均匀高亮散射光源及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种基于光源技术领域，尤其涉及一种高均匀高亮散射光源及其制备方法。


背景技术：

2.cg盖板玻璃检测有一类缺陷是凹凸点和压痕，对凹凸的检测需要高均匀性的扩散型线性光源，成像效果较好，同时高均匀性的扩散型线性光源还可以用到隔膜等项目的检测。目前市场上采用高亮高均匀的光源，亮度和均匀性都不是很理想，且价格较高。常见的均匀性光源的结构一般为灯珠、透镜和漫射板的形式，横向均匀性可以满足使用需求，但纵向均匀性较差，且灯珠角度较大，光能损失严重，只能靠增加灯珠功率来保证亮度，但功率的增加一方面会增加成本，一方面又需要可靠的散热技术，乃至结构变得非常复杂，且一致性和稳定性都会变差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种高均匀高亮散射光源及其制备方法，用于解决现有技术中均匀性光源纵向均匀性较差，且灯珠角度较大，光能损失严重的问题。为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明提出一种高均匀高亮散射光源的制备方法，包括：获取所述高均匀高亮散射光源的目标工作参数，其中，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数；基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数；根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数；基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数；根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积，根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备所述高均匀高亮散射光源。
4.可选的，所述基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数的步骤，包括：根据所述目标基础参数确定所述灯珠阵列的目标尺寸；基于所述目标尺寸按照不同的灯珠排列方式构建不同的初始灯珠阵列模型，所述灯珠排列方式包括灯珠数目和灯珠组成的形状；计算不同初始灯珠阵列模型在所述目标工作距离处的均匀性；匹配所述目标光斑均匀参数和不同初始灯珠阵列模型在所述目标工作距离处的均匀性，得到与所述目标光斑均匀参数相匹配的目标灯珠阵列模型；
根据所述目标灯珠阵列模型确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数。
5.可选的，所述根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数的步骤，包括：根据所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中扩散板的目标高度；基于所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的目标角度；将所述目标高度和所述目标角度作为所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数。
6.可选的，所述基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数的步骤，包括：基于所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列上灯珠与不同角度的预设反射镜组的夹角；基于所述夹角确定不同角度的预设反射镜组与所述灯珠形成的不同初始光斑；基于所述目标光斑参数确定所述初始光斑中的目标光斑；根据所述目标光斑在不同角度的预设反射镜组中确定目标预设反射镜组，获得目标预设反射镜组的角度范围；基于所述角度范围确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数。
7.可选的，所述基于所述角度范围确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数的步骤，包括：根据所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的角度范围、所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数和所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数通过仿真法获取照度随反射镜倾斜角度变化图；基于所述照度随反射镜倾斜角度变化图确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度，将所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度作为排列参数。
8.可选的，所述根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积的步骤，包括：根据所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度、所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数和所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数获取所述高均匀高亮散射光源的光斑面积；匹配所述目标光斑参数中的目标面积参数与所述光斑面积，得到所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积。
9.可选的，所述方法，还包括：获取根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备的所述高均匀高亮散射光源的光斑效果图；基于所述光斑效果图验证所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数。
10.另一方面，本技术提供了一种高均匀高亮散射光源，包括：灯珠阵列、反射镜组、扩散板、遮光板组；
其中，所述灯珠阵列按照基于所述目标工作参数确定的规格参数构建，所述反射镜组按照排列参数设置于所述灯珠阵列周围，所述扩散板按照扩散板的设置参数设置于所述反射镜组远离所述灯珠阵列的一端，所述遮光板组按照遮光板的遮光面积设置于所述扩散板远离所述第二反射镜组的表面上，所述扩散板的设置参数根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数确定，所述反射镜组的排列参数基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定，所述遮光板的遮光面积根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数。
11.可选的，还包括：透镜，所述透镜设置于所述灯珠阵列与所述反射镜组之间。
12.可选的，所述灯珠阵列上的灯珠为双排结构。
13.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：通过获取所述高均匀高亮散射光源的目标工作参数，其中，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数；基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数；根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数；基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数；根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积，根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备所述高均匀高亮散射光源。通过增加反射镜、扩散板、遮光板可以有效提升光斑亮度及均匀性，进一步的，通过光斑需求，结合仿真，进一步调整设计各器件尺寸、角度等参数，得出参数最优解，从而得到最好的光斑。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.其中：图1是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源的制备方法的流程图；图2是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源的结构示意图；图3是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的结构示意图；图4是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源中扩散板角度选择示意图；图5是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源中反射镜角度示意图；图6是本技术实施例提供的一种高均匀高亮散射光源中照度随反射镜倾斜角度变化图。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1所示，本技术实施例提供了一种高均匀高亮散射光源的制备方法，包括：s101、获取所述高均匀高亮散射光源的目标工作参数，其中，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数；示例性的，获取所述高均匀高亮散射光源能够满足实际需求时的工作参数，即，目标工作参数，以能够满足实际需求时的工作参数反推出所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数、扩散板的设置参数、反射镜组的排列参数和遮光板的遮光面积。
18.s102、基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数；示例性的，在实际应用中，不同的灯珠和不同的需求会造成灯珠阵列的规格参数不同，针对所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离反推所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数，使得灯珠阵列的设置更合理，避免浪费。
19.s103、根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数；示例性的，针对所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数，进而选择符合所述设置参数的扩散板，使得扩散板的选择过程更合理，避免因扩散板的选择不合理，而带来的对所述高均匀高亮散射光源反复调校的过程。
20.s104、基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数；示例性的，所述反射镜组分为垂直于灯珠阵列的第一反射镜组和与灯珠阵列保持一定角度的第二反射镜组，所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定第二反射镜组与灯珠阵列之间的角度，即，排列参数。
21.s105、根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积，根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备所述高均匀高亮散射光源。
22.通过增加反射镜、扩散板、遮光板可以有效提升光斑亮度及均匀性，进一步的，通过光斑需求，结合仿真，进一步调整设计各器件尺寸、角度等参数，得出参数最优解，从而得到最好的光斑。
23.在一种可能的实施方式中，所述基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数的步骤，包括：根据所述目标基础参数确定所述灯珠阵列的目标尺寸；基于所述目标尺寸按照不同的灯珠排列方式构建不同的初始灯珠阵列模型，所述灯珠排列方式包括灯珠数目和灯珠组成的形状；计算不同初始灯珠阵列模型在所述目标工作距离处的均匀性；匹配所述目标光斑均匀参数和不同初始灯珠阵列模型在所述目标工作距离处的均匀性，得到与所述目标光斑均匀参数相匹配的目标灯珠阵列模型；根据所述目标灯珠阵列模型确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参
数。
24.示例性的，如图3所示，需求一根长200mm，宽15mm，工作距离150mm的光源，要求在工作距离处得到一个长110mm，宽60mm的均匀光斑，其横向均匀性高于90%，纵向均匀性高于80%，亮度高于100wlx。均匀性的计算方法为在横向或纵向均匀取若干点，找出最小值，最大值，则均匀性。led灯珠选择朗博发光的120
°
发散角的贴片led，且单颗灯珠功率≤0.3w，总功率≤24w。由于总功率要求≤24w，单颗灯珠功率≤0.3w，灯珠数量计算可知，可选80颗，为增强光强，本例选择灯珠双排排列，每组40颗。
25.在一种可能的实施方式中，所述根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数的步骤，包括：根据所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中扩散板的目标高度；基于所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的目标角度；将所述目标高度和所述目标角度作为所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数。
26.示例性的，如图4所示，假设角度为，工作距离为h，光斑宽w，根据三角函数可得：；要求横向均匀性为90%，纵向均匀性80%。由于led灯珠排列较为紧密，间隙远小于工作距离，所以横向均匀性可以保证，重点考虑纵向均匀性。本例中，要求宽度60mm，均匀性80%，带入计算可得角度α为22.3
°
。
27.在一种可能的实施方式中，所述基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数的步骤，包括：基于所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列上灯珠与不同角度的预设反射镜组的夹角；基于所述夹角确定不同角度的预设反射镜组与所述灯珠形成的不同初始光斑；基于所述目标光斑参数确定所述初始光斑中的目标光斑；根据所述目标光斑在不同角度的预设反射镜组中确定目标预设反射镜组，获得目标预设反射镜组的角度范围；基于所述角度范围确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数。
28.示例性的，如图5所示，设反射镜与灯珠的夹角为，中心光线与光线ab夹角为，光线ab与灯珠平面夹角为，光线ab与反射镜夹角为，与法线夹角为，由反射定律，光线反射后光线bc与法线夹角也为，中心光线ac与反射光线bc夹角为，ab长l1,bc 长为l2,ad长为l3，ac长为l4；由三角函数可列出以下关系式：
进而获得目标预设反射镜组的角度范围，即，求出的范围为55
°‑
85
°
。
29.在一种可能的实施方式中，所述基于所述角度范围确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数的步骤，包括：根据所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的角度范围、所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数和所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数通过仿真法获取照度随反射镜倾斜角度变化图；基于所述照度随反射镜倾斜角度变化图确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度，将所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度作为排列参数。
30.示例性的，如图6所示，led的大部分光强集中在中心光线左右60
°
范围内，因此主要考虑将此范围内的光线尽可能多的反射进入光斑范围内，获取范为55
°‑
85
°
时的照度随反射镜倾斜角度变化图，由图可见，在角度75
°
时光强最大，因此本例中选择反射镜角度75
°
。
31.在一种可能的实施方式中，所述根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积的步骤，包括：根据所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的目标角度、所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数和所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数获取所述高均匀高亮散射光源的光斑面积；匹配所述目标光斑参数中的目标面积参数与所述光斑面积，得到所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积。
32.示例性的，所述遮光板的遮光面积可根据光斑尺寸的需求来决定，如需小的光斑则遮挡多一点，如需较大的光斑则减小遮挡的面积。
33.在一种可能的实施方式中，所述方法，还包括：获取根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备的所述高均匀高亮散射光源的光斑效果图；基于所述光斑效果图验证所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数。
34.示例性的，通过光斑效果图验证按照所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数仿真的高均匀高亮散射光源是否满足实际需求，若满足实际需求则按所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数构建高均匀高亮散射光源，若不满足实际需求则继续调整所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数。
35.另一方面，本技术提供了一种高均匀高亮散射光源，如图2所示，包括：灯珠阵列1、反射镜组2、扩散板3、遮光板组4；其中，所述灯珠阵列1按照基于所述目标工作参数确定的规格参数构建，所述反射镜组2按照排列参数设置于所述灯珠阵列1周围，所述扩散板3按照扩散板的设置参数设置于所述反射镜组2远离所述灯珠阵列的一端，所述遮光板组4按照遮光板的遮光面积设置于所述扩散板3远离所述反射镜组2的表面上，所述扩散板3的设置参数根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数确定，所述反射镜组2的排列参数基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定，所述遮光板的遮光面积根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数。
36.示例性的，所述灯珠阵列1包括两排贴片led灯珠，颜色可以为白、红、绿、蓝。两排灯珠可保证光源的功率，从而提升光源亮度，且只需光源外壳机械散热，无需而外散热结构。灯珠紧密排列，保证亮度前提下，有效提升光源的横向均匀性。灯珠阵列1的长度可根据需求设计，灯珠个数也相应变化。所述反射镜组2，包括左反射镜，右反射镜，前反射镜和后反射镜，前后反射镜与灯珠阵列1垂直排布，左右反射镜与灯珠阵列1呈一定角度排列，角度根据光源所需要的工作距离决定。所述反射镜可采用金属，如铝，材料，也可采用玻璃镀膜的方式实现，反射率越高则对光源的亮度提升越明显。所述反射镜组2的作用主要有两点：一，收集灯珠边缘位置的光线并将其反射出去，减小光能的损失来提升光源亮度；二，边缘光源经反射镜反射后走向中间位置，可有效提升光源的均匀性。所述扩散板3为一有角度的扩散板，扩散板材质可以为pc、pmma或者玻璃。所述扩散板3的作用主要是匀光，且使光线传输有一定的角度，角度的选取可以根据光源照射范围的需求确定，且可以选取一个角度或横纵两个角度。所述扩散板的高度需根据光斑均匀性的需求精准确定，结合仿真找出最优解。所述遮光板组4包括左遮光板和右遮光板，遮光板的作用是阻挡无用光线，从而使光源照射所形成的光斑均匀性更好。所述遮光板的遮光面积可根据光斑尺寸的需求来决定，如需小的光斑则遮挡多一点，如需较大的光斑则减小遮挡的面积。
37.在一种可能的实施方式中，还包括：透镜，所述透镜设置于所述灯珠阵列与所述反射镜组之间。
38.示例性的，透镜为两个相对表面均为规则表面的一块玻璃或其他透明物质，这两个表面可以都是曲面，也可以是一个曲面一个平面，通过透镜可以使得灯珠的光纤聚拢或者分散。
39.在一种可能的实施方式中，所述灯珠阵列上的灯珠为双排结构。
40.示例性的，通过双排结构增强光强。
41.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现：获取所述高均匀高亮散射光源的目标工作参数，其中，所述目标工作参数包括目
标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数；基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数；根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数；基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数；根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积，根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备所述高均匀高亮散射光源的步骤。
42.在一种可能的实施方式中，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现：获取所述高均匀高亮散射光源的目标工作参数，其中，所述目标工作参数包括目标光斑参数、目标光斑均匀参数、目标工作距离和目标基础参数；基于所述目标基础参数、所述目标光斑均匀参数和所述目标工作距离确定所述高均匀高亮散射光源中灯珠阵列的规格参数；根据所述目标工作距离、所述目标光斑参数和所述目标光斑均匀参数计算所述高均匀高亮散射光源中扩散板的设置参数；基于所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中反射镜组的排列参数；根据所述目标工作距离和所述目标光斑参数确定所述高均匀高亮散射光源中遮光板的遮光面积，根据所述规格参数、所述设置参数、所述遮光面积和所述排列参数制备所述高均匀高亮散射光源的步骤。
43.计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
44.计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
45.可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，上述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
46.本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
47.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里上述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
48.以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。