幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法

2023-05-03 15:44:41 2

幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法
【專利摘要】本發明提供一種幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法，包括步驟A：把LED發散半角0度至第一角度內及以垂直光軸平面內第二弧度角內的光自然傳播，其餘光進行配光；步驟B：把需要配光的光經過折反射後成沿光軸近似平行的光；步驟C：將出射面劃分多個小段，根據照射面上照度要求，確定每段折射光折射方向及出射面的法向，將各段用平滑曲面連接，得到透鏡。本發明的核心為把LED出射光分割，根據配光要求，一部分進行配光設計，一部分不進行配光設計，自然傳播。本發明可以提高距高比、照度均勻性及照射面上窄範圍內的配光，具有高效能、無光汙染的優點，尤其適用於應用在廣告牌等的低位照明區域。
【專利說明】幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光源透鏡的設計方法，尤其是提高距高比、照度均勻性及照射面上窄範圍內的配光方法，具體地說，涉及一種幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法。
【背景技術】
[0002]傳統廣告牌照明燈採用鈉燈、滷素燈等作為光源，能效低，光照度均勻性差，光汙染嚴重。尤其是對於巨幅廣告的照明，通過現有技術中公開的技術手段，需要使用大功率燈具對廣告牌進行照射，並且為了使光線均勻，通常需要在廣告牌的多個區域設置數量眾多的燈具，其能耗非常大，不利於節能減排，並且成本高，維修複雜。

【發明內容】

[0003]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種幕牆式大配光面積的照明裝置及其設計方法。
[0004]根據本發明的一個方面，提供一種幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，把LED出射光進行能量分割，根據配光要求，一部分經過透鏡進行配光設計，一部分不進行配光設計，光自然傳播。
[0005]優選地，包括如下步驟:
[0006]步驟A:把LED發散半角O度至第一角度內及以垂直光軸平面內第二弧度角內的光自然傳播，其餘光進行配光；
[0007]步驟B:把需要配光的光經過折反射後成沿光軸近似平行的光；
[0008]步驟C:將出射面劃分多個小段，根據照射面上照度要求，確定每段折射光折射方向及出射面的法向，將各段用平滑曲面連接，得到透鏡。
[0009]優選地,所述步驟C包括如下步驟:
[0010]步驟Cl:以過光源光軸的一平面為入射面，以光軸為一角邊，將位於光軸單側第一角度至90°範圍的夾角分成多個小角；
[0011 ] 步驟C2:以所述多個小角的邊沿光線作為起始光線，根據LED燈珠尺寸大小，確定90°邊沿光線上一邊沿點，該邊沿點作為起始點，垂直於該光線做一線段，結束點相交於第一角度光線；該線段作為第一折射面；
[0012]步驟C3:多個小角邊線與第一折射面相交多個特徵點，根據折射定律，確定經過第一折射面後的光線方向；
[0013]步驟C4:經第一折射面後的光線，在以過光源光軸的入射面內傳播，在第二折射面上發生全反射，全反射後光線方向平行於光軸，確定第二折射面上各光線的特徵點，利用平滑曲線連接各特徵點，曲線間相切，得到第二折射面；
[0014]步驟C5:連接第一角度光線與第一、第二折射面的特徵點，連接90°光線與第一、第二折射面的特徵點；與第一、第二折射面形成閉合曲線；
[0015]步驟C6:閉合曲線以光軸為旋轉軸，旋轉第三角度形成一個透鏡實體；實現配光部分光線平行光；
[0016]步驟C7:以通過光軸且垂直於照射面的面為入射面，把入射面與透鏡出射面的交線分為多個小段，根據照射面上照度要求，確定各小段的曲率；利用平滑曲線連接各小段，拉伸切割該曲線，形成所要求透鏡。
[0017]優選地，所述第一角度為20°。
[0018]優選地，所述第二弧度角為80°。
[0019]優選地，所述第三角度為280°。
[0020]優選地,在所述步驟Cl中,所述多個小角的角度相等。
[0021]優選地，透鏡中心軸與照射面之間的夾角為65°。
[0022]優選地，使自然傳播的光照射被照物的低位區域，使經配光設計的光照射被照物的高位和中位區域。
[0023]根據本發明的另一個方面，還提供一種幕牆式大配光面積的照明裝置，所述幕牆式大配光面積的照明裝置通過上述的設計方法得到。
[0024]本發明的核心為把LED出射光分割,根據配光要求,一部分進行配光設計,一部分不進行配光設計，自然傳播。本發明可以提高距高比、照度均勻性及照射面上窄範圍內的配光，具有高效能、無光汙染的優點，尤其適用於應用在廣告牌等的低位照明區域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0026]圖1示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法的流程圖；
[0027]圖2示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法得到的LED透鏡的立體圖；
[0028]圖3示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法得到的LED透鏡的主視圖；
[0029]圖4示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法得到的LED透鏡的右視圖；
[0030]圖5示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法得到的LED透鏡的俯視圖。
【具體實施方式】
[0031]根據本發明提供的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，包括步驟:把LED出射光進行能量分割，根據配光要求，一部分經過透鏡進行配光設計，一部分不進行配光設計，光自然傳播。具體地，圖1示出根據本發明的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法的流程圖:
[0032]首先執行步驟S211，把LED發散半角O度至第一角度內及以垂直光軸平面內第二弧度角內的光自然傳播，其餘光進行配光；然後執行步驟S212，把需要配光的光經過折反射後成沿光軸近似平行的光；最後執行步驟S213，將出射面劃分多個小段，根據照射面上照度要求，確定每段折射光折射方向及出射面的法向，將各段用平滑曲面連接，得到透鏡。[0033]更為具體地，所述步驟S213包括如下步驟:
[0034]步驟Cl:以過光源光軸的一平面為入射面，以光軸為一角邊，將位於光軸單側第一角度至90°範圍的夾角分成多個小角；
[0035]步驟C2:以所述多個小角的邊沿光線作為起始光線，根據LED燈珠尺寸大小，確定90°邊沿光線上一邊沿點，該邊沿點作為起始點，垂直於該光線做一線段，結束點相交於第一角度光線；該線段作為第一折射面；
[0036]步驟C3:多個小角邊線與第一折射面相交多個特徵點，根據折射定律，確定經過第一折射面後的光線方向；
[0037]步驟C4:經第一折射面後的光線，在以過光源光軸的入射面內傳播，在第二折射面上發生全反射，全反射後光線方向平行於光軸，確定第二折射面上各光線的特徵點，利用平滑曲線連接各特徵點，曲線間相切，得到第二折射面；
[0038]步驟C5:連接第一角度光線與第一、第二折射面的特徵點，連接90°光線與第一、第二折射面的特徵點；與第一、第二折射面形成閉合曲線；
[0039]步驟C6:閉合曲線以光軸為旋轉軸，旋轉第三角度形成一個透鏡實體；實現配光部分光線平行光；
[0040]步驟C7:以通過光軸且垂直於照射面的面為入射面，把入射面與透鏡出射面的交線分為多個小段，根據照射面上照度要求，確定各小段的曲率；利用平滑曲線連接各小段，拉伸切割該曲線，形成所要求透鏡。
[0041]在本實施例的一個優選例中，所述第一角度為20°，所述第二弧度角為80°，所述第三角度為280° ;進一步優選地，在所述步驟Cl中，所述多個小角的角度相等，透鏡中心軸與照射面之間的夾角為65°。
[0042]進一步地，通過本發明的設計方法能夠得到所述LED透鏡。所述LED透鏡的立體圖、主視圖、右視圖、以及俯視圖分別如圖2、圖3、圖4、以及圖5所示。本發明提供的LED透鏡把LED出射光分割，根據配光要求，一部分進行配光設計，一部分不進行配光設計，自然傳播，因此能夠提高距高比、照度均勻性及照射面上窄範圍內的配光，具有高效能、無光汙染的優點。
[0043]本發明尤其適用於應用在廣告牌等的低位照明區域。其中，使自然傳播的光優選地照射廣告牌的低位區域，使經配光設計的光優選地照射廣告牌的高位和中位區域，本發明的照度均勻性優良。
[0044]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，把LED出射光進行能量分割，根據配光要求，一部分經過透鏡進行配光設計，一部分不進行配光設計，光自然傳播。
2.根據權利要求1所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟A JELED發散半角O度至第一角度內及以垂直光軸平面內第二弧度角內的光自然傳播，其餘光進行配光； 步驟B:把需要配光的光經過折反射後成沿光軸近似平行的光； 步驟C:將出射面劃分多個小段，根據照射面上照度要求，確定每段折射光折射方向及出射面的法向，將各段用平滑曲面連接，得到透鏡。
3.根據權利要求2所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，所述步驟C包括如下步驟: 步驟Cl:以過光源光軸的一平面為入射面，以光軸為一角邊，將位於光軸單側第一角度至90°範圍的夾角分成多個小角； 步驟C2:以所述多個小角的邊沿光線作為起始光線，根據LED燈珠尺寸大小，確定90°邊沿光線上一邊沿點，該邊沿點作為起始點，垂直於該光線做一線段，結束點相交於第一角度光線；該線段作為第一折射面； 步驟C3:多個小角邊線與第一折射面相交多個特徵點，根據折射定律，確定經過第一折射面後的光線方向； 步驟C4:經第一折射面後的光線，在以過光源光軸的入射面內傳播，在第二折射面上發生全反射，全反射後光線方向平行於光軸，確定第二折射面上各光線的特徵點，利用平滑曲線連接各特徵點，曲線間相切，得到第二折射面； 步驟C5:連接第一角度光線與第一、第二折射面的特徵點，連接90°光線與第一、第二折射面的特徵點；與第一、第二折射面形成閉合曲線； 步驟C6:閉合曲線以光軸為旋轉軸，旋轉第三角度形成一個透鏡實體；實現配光部分光線平行光； 步驟C7:以通過光軸且垂直於照射面的面為入射面，把入射面與透鏡出射面的交線分為多個小段，根據照射面上照度要求，確定各小段的曲率；利用平滑曲線連接各小段，拉伸切割該曲線，形成所要求透鏡。
4.根據權利要求2所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，所述第一角度為20°。
5.根據權利要求2所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，所述第二弧度角為80°。
6.根據權利要求3所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，所述第三角度為280°。
7.根據權利要求3所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，在所述步驟Cl中，所述多個小角的角度相等。
8.根據權利要求1所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，透鏡中心軸與照射面之間的夾角為65°。
9.根據權利要求1所述的幕牆式大配光面積的照明裝置的設計方法，其特徵在於，使自然傳播的光照射被照物的低位區域，使經配光設計的光照射被照物的高位和中位區域。
10.一種幕 牆式大配光面積的照明裝置，其特徵在於，所述幕牆式大配光面積的照明裝置通過權利要求1至9中任一項所述的設計方法得到。
【文檔編號】F21V5/04GK103775969SQ201410043953
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月30日 優先權日:2014年1月30日
【發明者】黃曉華 申請人:上海戰古電子科技有限公司