一種改善led路燈照明的設計方法
2023-07-09 01:24:16
一種改善led路燈照明的設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種改善LED路燈照明的設計方法，包括以下步驟：1）確定LED光源；根據廠家提供的光線文件，採用光學軟體Lighttools進行模擬，或者採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；2）建立LED光源與照射面之間的對應關係；將LED光源建模為半球形狀，並利用類似地球的經線和緯線對半球進行網格劃分，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）根據向量，最終得到所設計的自由曲面透鏡；通過本發明設計結果，對LED的自身發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]本發明屬於照明工程應用領域，具體涉及一種改善LED路燈照明的設計方法，主要作用於二次配光透鏡。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著LED晶片、封裝和燈具研發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，根據行業標準《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，照明區域外應無光汙染。
[0003]由於LED光源近似餘弦朗伯體發光，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，前人採取了相應的改進措施，即把透鏡用在非成像光學系統中，設計透鏡的方法主要是憑藉設計經驗，利用光學軟體對透鏡結構進行調整、微調、優化，雖然有一定改善，但其設計過程耗時費力。
[0004]近年來，根據自由曲面所設計的透鏡的面型得到業界的青睞，但由於目前LED發光的光強和角度分布與系統的後續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失去了自身優勢。
【發明內容】
[0005]本發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，根據燈芯廠家提供的光線文件，採用光學軟體(Lighttools)進行模擬，或者採用光學測量儀器(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，並且根據設計需求，合理組建光路圖結構，結合光學基本原理，根據需求，列相應方程，利用Matlab軟體編程求解，得到一組所需透鏡面型的離散點，導出Matlab軟體，轉換成Ibl格式，導入Pro/E三維建模軟體，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]根據廠家提供的光線文件，採用光學軟體Lighttools進行模擬，或者採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；
[0010]2)建立LED光源與照射面之間的對應關係；
[0011]將LED光源建模為半球形狀，並利用類似地球的經線和緯線對半球進行網格劃分，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，那麼晶片發出的光束都可以用(6#)來唯一表示，光線(久爐)經過透鏡中一點P發生折射，之後到達照射面一點G (X，y, z)，對於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，其特徵在於，包括以下步驟: 1)確定LED光源； 根據廠家提供的光線文件，採用光學軟體Light tools進行模擬，或者採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； 2)建立LED光源與照射面之間的對應關係； 將LED光源建模為半球形狀，並利用類似地球的經線和緯線對半球進行網格劃分，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，那麼晶片發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發生折射，之後到達照射面一點G(x, y, z)，對於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 優先權日:2013年12月11日
【發明者】沈偉華, 劉莎, 刁永青, 張宇, 朱琳 申請人:陝西烽火佰鴻光電科技有限公司