LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质制造方法及图纸

本申请提供的一种LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质，根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其单元方向；依据各折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面；由预设的LED光强分布计算LED光通量线分布，由照明需求计算照明光通量线分布；将LED光通量线分布与照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。本申请可以选择不同计算参量，得到不同的TIR透镜形状，如准直透镜、不同照明角度的透镜、非均匀照明的透镜等，适用范围广，计算简单准确，无需要模拟修正就可以直接用来建模加工，具有较高的可靠性和灵活性。和灵活性。和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质


[0001]本专利技术涉及的全反射透镜设计领域，特别是涉及一种LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质。

技术介绍

[0002]TIR透镜是对LED光源所发的光束进行收集整形的光学元件，因其具有独特的光学性能得到广泛应用。
[0003]TIR透镜具有其他类型透镜无法达到的高光能效率，其中一个原因是TIR透镜可以收集并发射LED光源所发出的180度的全部光线，另外一个原因是其采用了反射率近100％的全反射面。
[0004]此外，目前大多数LED光源所照射出的白光是利用LED芯片发出蓝光来激发荧光粉产生黄光，进而得到白光，称为荧光粉转换白光LED，当荧光粉和芯片的位置有偏移时，蓝光和黄光经过透镜出射后的方向也将有偏移，进而照射出的光线会产生色差。但由于这一偏移的方向在反射时和透射时相反，因此当TIR透镜中既有反射又有透射时上述偏离则会在一定程度上抵消，这使得TIR透镜的色差会小于其他类型的透镜。
[0005]然而，现有的透镜设计方法大多只选择一个现有的透镜作为模型，然后根据光学仿真结果对透镜的形状加以修正，该方法使用范围有限；而直接进行透镜形状计算又非常复杂繁琐。因此，需要一个适用透镜模型种类多且计算方便、结果准确的透镜形状的计算方法。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质，以解决现有技术中的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种LED全反射透镜表面形状计算方法，所述方法包括：根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向；依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面；由预设的LED 光强分布计算LED光通量线分布，以及由照明需求计算照明光通量线分布；将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。
[0008]于本申请的一实施例中，所述根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向，包括：依据入射线方向与折射线方向并根据所述折射定律计算得到所述折射小面单元的法线方向、及折射点；依据所述法线方向、及所述折射点确定所述折射小面单元、及其对应的单元方向。
[0009]于本申请的一实施例中，所述依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面，包括：所述折射小面单元与相邻所述折射小面单元对应的入射线相交于一点，将该点设定为相邻所述折射小面单元对应的起始点；逐次根据全部所述折
射小面单元得到所述目标透镜的起始点位置，以及整体折射表面。
[0010]于本申请的一实施例中，所述LED光通量线分布的计算方法，包括：将预设的所述LED 光强分布的曲线在LED所对应的整个发光角度范围内积分以得到LED总光通量；将所述LED 总光通量等分为N份，并以一份LED光通量线表征一LED发射光的能量；计算各所述LED 光通量线的角度，以得到由一组角度数列表示的所述LED光通量线分布。
[0011]于本申请的一实施例中，所述照明光通量线分布的计算方法，包括：根据照度的距离平方反比定律，计算依据所述照明需求所对应的被照明面上任意一点的照明发光强度；将所述照明发光强度在所述照明需求所对应的整个入射角度范围内积分以得到照明总光通量；将所述照明总光通量等分为N份，并以一份照明光通量线表征一照明入射光的能量；计算各所述照明光通量线的角度，以得到由一组角度数列表示的所述照明光通量线分布。
[0012]于本申请的一实施例中，所述将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状，包括：依据所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布建立两者一一对应关系；将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别代入所划分出的各所述区域；对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。
[0013]于本申请的一实施例中，所述区域是通过将所述整体表面所呈现的空间按所述目标透镜的透镜特点划分为一或多个；其中，各所述区域包含至少两个单面。
[0014]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种电子装置，所述装置包括：第一处理模块，用于根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向；依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面；第二处理模块，用于由预设的LED光强分布计算LED光通量线分布，以及由照明需求计算照明光通量线分布；将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。
[0015]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种计算机设备，所述设备包括：存储器、及处理器；所述存储器用于存储计算机指令；所述处理器运行计算机指令实现如上所述的方法。
[0016]为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，所述计算机指令被运行时执行如上所述的方法。
[0017]综上所述，本申请的一种LED全反射透镜表面形状计算方法、装置、设备和介质，根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向；依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面；由预设的LED光强分布计算LED 光通量线分布，以及由照明需求计算照明光通量线分布；将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。
[0018]具有以下有益效果：
[0019]可以选择不同的计算参量，从而得到不同的TIR透镜形状，如准直透镜、不同照明角度的透镜、非均匀照明的透镜等，适用于范围很广的多种照明场合，计算过程简单且计算结果准确，无需要模拟修正就可以直接用来建模加工，具有较高的可靠性和灵活性。
附图说明
[0020]图1显示为本申请于一实施例中的LED全反射透镜表面形状计算方法的流程示意图。
[0021]图2显示为本申请于一实施例中的依据折射定律求折射小面单元的方向的原理示意图。
[0022]图3显示为本申请于一实施例中的由两个方向序列求一个面的示意图。
[0023]图4A显示为本申请于一实施例中的Osram WSAM型LED光源的光强分布函数示意图。
[0024]图4B显示为本申请于一实施例中的Cree 7090型LED光源的光强分布函数示意图。
[0025]图5显示为本申请于一实施例中的平面像面的照明示意图。
[0026]图6显示为本申请于一实施例中的平表面TIR透镜示意图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED全反射透镜表面形状计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向；依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面；由预设的LED光强分布计算LED光通量线分布，以及由照明需求计算照明光通量线分布；将所述LED光通量线分布与所述照明光通量线分布分别按预设区域进行划分，并对各所述区域内所包含的所述折射小面单元进行计算以得到所述目标透镜的表面形状。2.根据权利要求1所述的LED全反射透镜表面形状计算方法，其特征在于，所述根据折射定律计算目标透镜中的多个折射小面单元、及其对应的单元方向，包括：依据入射线方向与折射线方向并根据所述折射定律计算得到所述折射小面单元的法线方向、及折射点；依据所述法线方向、及所述折射点确定所述折射小面单元、及其对应的单元方向。3.根据权利要求1所述的LED全反射透镜表面形状计算方法，其特征在于，所述依据各所述折射小面单元计算所述目标透镜起始点位置，并得到整体折射表面，包括：所述折射小面单元与相邻所述折射小面单元对应的入射线相交于一点，将该点设定为相邻所述折射小面单元对应的起始点；逐次根据全部所述折射小面单元得到所述目标透镜的起始点位置，以及整体折射表面。4.根据权利要求1所述的LED全反射透镜表面形状计算方法，其特征在于，所述LED光通量线分布的计算方法，包括：将预设的所述LED光强分布的曲线在LED所对应的整个发光角度范围内积分以得到LED总光通量；将所述LED总光通量等分为N份，并以一份LED光通量线表征一LED发射光的能量；计算各所述LED光通量线的角度，以得到由一组角度数列表示的所述LED光通量线分布。5.根据权利要求1所述的LED全反射透镜表面形状计算方法，其特征在于，所述照明光通量线分布的计算方法，包括：根据照度的距离平方反比定律，计算依据所述照明需求所对应的被照明面上任意一点的照明发...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金，文星，缪路平，许礼，
申请(专利权)人：上海三思科技发展有限公司嘉善三思光电技术有限公司浦江三思光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：