出光表面积至少为１０ｍｍ２的面光源用的反射器制造技术

出光表面积至少为１０ｍｍ２的面光源用的反射器，属于照明用灯具的技术领域，其特征在于，该反射器呈倒置在平面上的一个碗的形状，由作为碗底的中心部分和作为碗侧面的侧边部分组成，该中心部分由一条曲线沿碗的中心轴旋转构成，所反射的光在目标平面上形成具有中心旋转对称的照度分布，该侧边部分由三维自由连续曲面构成，也可由三维自由带状曲面不连续地拼接而成，所述每个带状曲面均为独立、连续的，该侧边部分形成的光分布与中心部分形成的光分布、面光源发出的不经反射器而直接形成的光分布叠加补偿，以实现任意给定的光分布。本发明专利技术具有光效高、配光灵活而且无效光少的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种面光源的反射器结构，属于照明用灯具的

技术介绍
目前应用范围最广的光源一般为面光源，如高压钠灯、无极灯等。这些面光源一般 具有较高的光效，一般在90-1401m/w，但因为是360度发光，直接使用这些光源光能的利用 效率很低，只有大约30%，因此这些光源通常需要设计反射器才可以使大部分光照射到指 定区域，以达到更高的光的利用。除了光效，另外一个实用中的问题是配光问题。不同的照明环境，需要不同光分布 的照明灯具。例如道路照明中，优良的灯具的光输出配光应为长方形光斑，从而满足路面照 度和亮度均勻性要求，并使得绝大部分的光应用于路面，减少不必要的浪费。而传统的面光 源的尺寸巨大，出光表面积一般大于10mm2，在设计光学系统时较难进行配光，并且因光源 本身尺寸大和360发光，光源会阻碍灯具中光的出射，从而更加大了高效、灵活配光的光学 系统的设计难度。因此传统的面光源反射器的配光一般只能形成简单的圆形或椭圆形光分 布，多存在照度或亮度分布不够均勻、照射目标范围外大量无效光的问题，且由于设计不合 理，多存在部分光线被反射到光源上从而被光源吸收、部分光线经过二次或多次反射才反 射到目标平面上的现象，光利用率一般只有40-45%，从而灯具效率低，造成光能量的浪费、 照明效果差，甚至眩光、光污染等严重问题。本专利技术提出一种反射器的分块结构，采用非成像光学方法进行设计。反射器中心 部分设计时避免光源吸收和反射器内部的多次反射，从而提高灯具效率，而反射器侧边部 分的设计则将侧边部分反射形成的光分布与中心部分形成的光分布、光源发出的不经反射 器直接形成的光分布叠加补偿从而实现任意给定的光分布，这样既能提高灯具效率，减少 光能浪费，又能实现灵活的配光，减少无效光并改善照明效果。
技术实现思路
本专利技术提出了一种实现大尺寸面光源复杂配光的反射器的结构，在该种反射器结 构的设计中，应用了非成像光学系统设计的方法，所设计的反射器还具有高效、紧凑的特点ο本专利技术的特征之一在于出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器，其特征在于，所述的反射器呈倒置 在平面上的一个碗的形状，由作为碗底的中心部分和作为碗侧面的侧边部分组成，其中中心部分，有一个在所述碗底表面上向下凹陷的旋转中心，虚拟的通过所述旋转 中心而垂直于x-y坐标标志的地面的一根轴称为系统旋转中心轴ζ ；所述中心部分由在y_z 平面上通过所述旋转中心的一条曲线绕所述系统中心轴旋转构成，所述中心部分反射的光 在目标平面上形成具有中心旋转对称的照度分布；侧边部分，由三维自由连续曲面构成；所述中心部分在避免光源吸收和所述反射器内部的多重反射的条件下把内置于 所述呈倒置的碗内的面光源发出的背离地面上目标平面的光反射到所述目标平面上，所述 侧边部分反射的光与所述中心部分反射的光、所述面光源发出的不经所述反射器而直接照 射到所述目标平面上的光叠加形成符合预定要求的照度分布。所述的出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器，其特征在于，过中心部分的 对称中心的y-ζ平面上截面的右半边曲线满足在所述中心部分，ζ= -0. 0006y3-0. 0066y2+0. 3819y+20. 0492,0 ^ y < 13. 70cm,在所述侧边部分ζ= -0. 0050y3+0. 2569y2-5. 3788y+61. 0387, 13. 70cm ^ y ^ 30. 37cm,所述面光源是一个球面光源，距所述目标平面上的距离为10m，光分布直径为 30mo本专利技术的特征之二在于出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器，其特征在于，所述的反射器呈倒置 在平面上的一个碗的形状，由作为碗底的中心部分和作为碗侧面的侧边部分组成，其中中心部分，有一个在所述碗底表面上向下凹陷的旋转中心，虚拟的通过所述旋转 中心而垂直于x-y坐标标志的地面的一根轴称为系统旋转中心轴ζ ；所述中心部分由在y_z 平面上通过所述旋转中心的一条曲线绕所述系统中心轴旋转构成，所述中心部分反射的光 在目标平面上形成具有中心旋转对称的照度分布；侧边部分，由三维自由带状曲面不连续地拼接而成，每个所述带状曲面均是独立 连续的曲面；所述中心部分在避免光源吸收和所述反射器内部的多重反射的条件下把内置于 所述呈倒置的碗内的面光源发出的背离地面上目标平面的光反射到所述目标平面上，所述 侧边部分反射的光与所述中心部分反射的光、所述面光源发出的不经所述反射器而直接照 射到所述目标平面上的光叠加形成符合预定要求的照度分布。所述的出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器，其特征在于，过中心部分的 对称中心的y-ζ平面上截面的右半边曲线满在所述中心部分，ζ= -0. 0006y3-0. 0066y2+0. 3819y+20. 0492,0 ^ y < 13. 70cm,在所述侧边部分ζ= -0. 0085y3+0. 4579y2-9. 1338y+84. 0633, 13. 70cm ^ y ^ 29. 42cm,所述面光源是一个球面光源，距所述目标平面上的距离为10m，光分布面积呈矩 形，长为40m，宽为20m。本专利技术的其他特征包括出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器中的任何一种反射器，其特征在于 所述中心部分由铝材组成、或由铝材和陶瓷两种材料叠加构成的混合材料中的任何一种构 成。出光表面积至少为IOmm2的面光源用的反射器中的任何一种反射器，其特征在于 所述侧边部分是由铝材、或由铝材和陶瓷两种材料叠加构成的混合材料中的任何一种构 成。本专利技术有效地避免了光源吸收和反射器内多次反射的问题，从而在构成紧凑反射器时依然能取得较高效率，并且配光灵活，可以实现任意给定的光分布，而且具有无效光少 的优点。附图说明图1为应用本专利技术反射器结构的一个照明系统剖视图。图2为实现圆形均勻照度分布的反射器的一个实例。图3为实现圆形均勻照度分布的反射器的y_z平面上截面的形状。图4为实现矩形均勻照度分布的反射器的一个实例。图5为实现矩形均勻照度分布的反射器的y_z平面上截面的形状。具体实施例方式一种大尺寸面光源的反射器，由中心、侧边两部分构成反射器中心部分在避免光 源吸收和反射器内部的多重反射的条件下将面光源发出的背离目标平面的光反射到目标 平面上；反射器侧边部分反射的光，与中心部分反射的光、光源发出的不经反射器直接照射 到目标平面上的光叠加形成符合预定要求的照度分布。所述的反射器中心部分由一条曲线绕系统中心轴旋转构成；所述曲线包括但不限 于渐近线、宏椭圆线及它们的组合；所述的反射器中心部分反射的光在目标平面上形成具 有中心旋转对称的照度分布。所述的反射器，其特征在于所述的反射器侧边部分由分离变量法设计的三维自 由连续曲面，或由分离变量法设计的三维自由曲带状曲面不连续的拼接而成；所述的反射 器侧边部分的每个带状曲面均是独立、连续的曲面。所述的反射器在目标平面上形成的照度分布包括但不限于条形、圆形等。反射器的两部分由相同材料或不同材料构成；反射器各部分由单层或多层材料构 成。本专利技术通过下述实施方案实现图1表示应用本专利技术反射器的一个照明系统由中心部分1和侧边部分2和光源 3构成。光源3可以是所示的球面光源或其他面光源。中心部分1在避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
出光表面积至少为１０ｍｍ↑［２］的面光源用的反射器，其特征在于，所述的反射器呈倒置在平面上的一个碗的形状，由作为碗底的中心部分和作为碗侧面的侧边部分组成，其中：中心部分，有一个在所述碗底表面上向下凹陷的旋转中心，虚拟的通过所述旋转中心而垂直于用ｘ－ｙ坐标标志的地面的一根轴称为系统旋转中心轴ｚ；所述中心部分由在ｙ－ｚ平面上通过所述旋转中心的一条曲线绕所述系统中心轴旋转构成，所述中心部分反射的光在目标平面上形成具有中心旋转对称的照度分布；侧边部分，由三维自由连续曲面构成；所述中心部分在避免光源吸收和所述反射器内部的多重反射的条件下把内置于所述呈倒置的碗内的面光源发出的背离地面上目标平面的光反射到所述目标平面上，所述侧边部分反射的光与所述中心部分反射的光、所述面光源发出的不经所述反射器而直接照射到所述目标平面上的光叠加形成符合预定要求的照度分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗毅，曹亮亮，韩彦军，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]