一种面向LED扩展光源的道路配光方法技术

本发明专利技术涉及LED照明技术，具体涉及一种面向LED扩展光源的道路配光方法，根据非成像光学理论，建立LED光源与目标照明面之间的能量拓扑关系，采用合适的反馈优化设计方法，获得面向扩展光源且在目标照明面上形成均匀非对称矩形光斑的反射器，经光学仿真后，光源的能量基本上被限制在一定的矩形区域内，且实现了非对称的配光，横向照度均匀度达到了85%，纵向照度均匀度达到了80%，满足道路照明要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及LED照明技术，具体涉及一种面向LED扩展光源的道路配光方法，根据非成像光学理论，建立LED光源与目标照明面之间的能量拓扑关系，采用合适的反馈优化设计方法，获得面向扩展光源且在目标照明面上形成均匀非对称矩形光斑的反射器，经光学仿真后，光源的能量基本上被限制在一定的矩形区域内，且实现了非对称的配光，横向照度均匀度达到了85%，纵向照度均匀度达到了80%，满足道路照明要求。【专利说明】一种面向LED扩展光源的道路配光方法
本专利技术涉及LED照明技术，具体涉及一种面向LED扩展光源的道路配光方法。
技术介绍
LED路灯的配光方案分为透镜和反射器两类。采用透镜配光虽然可以在路面上产生均匀矩形光斑的效果，但是考虑到透镜有两个透光面和一定的厚度，对于其中任意一个曲面，若曲面设计或制作过程中稍有偏差，或透镜中夹有杂质，对光线的折射和能量分布会产生很大的影响，且在实际应用中透镜对光线有较高的吸收率而造成能量损失，不利于节能，而用反射器作为二次配光结构，理论上只需要一个反射面即可，容易加工且能量损失少，也能在路面上形成均匀的矩形照明区域。现有的反射器一般采用圆弧面的反射装置，它利用LED光源的发光特性建立偏微分方程，利用数值求解法拟合出反射器自由曲面，但他们所实现的是对称矩形配光，并不宜用在路面宽度较大的道路上，目标照明区域较小，而且照射的均匀度不够。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种面向LED扩展光源的道路配光方法，采用非对称矩形配光，保证了光源能够照亮路面上的所有目标照明面。一种面向LED扩展光源的道路配光方法，包括以下步骤：(I)、以LED光源为坐标原点0，建立三维坐标系，包括X轴、Y轴和Z轴，X轴和Y轴所在平面与矩形的目标照明面平行，X轴与目标照明面的长边平行，Y轴与目标照明面的短边平行，且原点距离目标照明面的两条短边的距离相等；LED光源与目标照明面的距离为H ；目标照明面的长边长度为a，短边长度为b，LED光源在目标照明面的投影点距离两条长边的长度分别为c、d，满足c+d=b ;设光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角为Θ，光线与Z轴的夹角为P;(2)、采用辐射线划分方式将第一象的目标照明面限按照等面积要求划分成MXN个网格，具体划分步骤为：(21)、将第一象限的目标照明面划分成面积相等的M份，且这M个子区域无交集，即先连接第一象限的目标照明面坐标原点所在的对角线；依次计算该对角线上的M个点的坐标，第M个点的坐标为（|，c)，计算M个点的坐标的公式如下：【权利要求】1 一种面向LED扩展光源的道路配光方法，其特征在于，包括以下步骤： (I )、以LED光源为坐标原点O，建立三维坐标系，包括X轴、Y轴和Z轴，X轴和Y轴所在平面与矩形的目标照明面平行，X轴与目标照明面的长边平行，Y轴与目标照明面的短边平行，且原点距离目标照明面的两条短边的距离相等；LED光源与目标照明面的距离为H ;目标照明面的长边长度为a，短边长度为b，LED光源在目标照明面的投影点距离两条长边的长度分别为c、d，满足c+d=b ;设光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角为Θ，光线与Z轴的夹角为P; (2)、采用辐射线划分方式将第一象的目标照明面限按照等面积要求划分成MXN个网格，具体划分步骤为： (21)、将第一象限的目标照明面划分成面积相等的M份，且这M个子区域无交集，即先连接第一象限的目标照明面坐标原点所在的对角线；依次计算该对角线上的M个点的坐标，第M个点的坐标为（ie )，计算M个点的坐标的公式如下： 2.根据权利要求1所述的一种面向LED扩展光源的道路配光方法，其特征在于，所述道路配光方法还包括以下步骤： (7)、反馈优化反射器曲面，具体包括： 辐射线与垂直边界线之间区域对应的角度为Λ Θ，满足Λ Θ ' (i, K1 ·Δ Θ (i, j)，Δ θ ' (i, j)为反馈优化时所设定的反射光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角Θ的积分范围，K1为优化系数； 辐射线与水平边界线之间区域对应的角度为满足Αφ'(,\,/)^Κ2·Αφ(?,β，△<(/，J_)为反馈优化时所设定的反射光线与Z轴的夹角供的积分范`围，K2为优化系数； 先保持K1或K2不变，再根据照度分布的变化趋势不断调整K2或K1的值，使得横向照度均匀度大于85%，纵向照度均匀度大于80%。【文档编号】F21Y101/02GK103486538SQ201310462372【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日 【专利技术者】石智伟, 陈继龙, 刘德双 申请人:东莞勤上光电股份有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向LED扩展光源的道路配光方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、以LED光源为坐标原点O，建立三维坐标系，包括X轴、Y轴和Z轴，X轴和Y轴所在平面与矩形的目标照明面平行，X轴与目标照明面的长边平行，Y轴与目标照明面的短边平行，且原点距离目标照明面的两条短边的距离相等；LED光源与目标照明面的距离为H；目标照明面的长边长度为a，短边长度为b，LED光源在目标照明面的投影点距离两条长边的长度分别为c、d，满足c+d=b；设光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角为θ，光线与Z轴的夹角为（2）、采用辐射线划分方式将第一象的目标照明面限按照等面积要求划分成M×N个网格，具体划分步骤为：（21）、将第一象限的目标照明面划分成面积相等的M份，且这M个子区域无交集，即先连接第一象限的目标照明面坐标原点所在的对角线；依次计算该对角线上的M个点的坐标，第M个点的坐标为计算M个点的坐标的公式如下：e1,x(1)·y(1)=S/Mx(i)·y(i)-x(i-1)·y(i-1)=S/MS=ac2y(i)x(i)=2ca,x(i)和y(i)分别为第i个点的X坐标和Y坐标，S是第一象限的目标照明区域的面积，M是自然数，2≤i≤M；根据方程组e1可以求出x(i)和y(i)；（22）、将步骤（21）的M个区域用辐射线分成N份面积相等的区域，其中，N个三角形区域，M×（N?1）个梯形小区域；根据梯形的 面积公式求出辐射线与步骤（21）中的M个区域边界的交点坐标，共M×N个点；（3）、求出反射光线的方向矢量，即计算反射光线所对应的θ角和角，设定点光源的中心光强为I0，总的光通量Φ0=πI0，路面的平均照度Ea为Ea=Φ0/ab=πI0/ab???（e2）步骤（22）中每一个三角形区域的直射能量Ez(j)，其中，j为1到N之间的正整数，直射光线对应的θ角和角可根据步骤（2）求出；反射能量与直射能量的总和为总的光通量Φ0=πI0，进而求出N条反射光线对应的θ角和角；将梯形小区域当做矩形小区域，进而求出M×N条反射光线对应的θ角和角；（4）、计算M×N条反射光线对应的M×N个离散点的三维坐标X轴坐标Sx(i,j)，Y轴坐标Sy(i,j)，Z轴坐标Sz(i,j)，i为小于等于M的正整数，j为1到N之间的正整数；（41）、根据步骤（3）的M×N条反射光线对应的θ角和角求出M×N个离散点的法向量Nx(i,j)、Ny(i,j)、Nz(i,j)；（42）、计算M×N个离散点的三维坐标，具体计算公式为：Sy(i,j+1)=Sx(i,j+1)·tanθ(i,j+1)???（e5）（5）、根据步骤（2）至步骤（4）相同的原理求出第四象限的离散点的三维坐标；（6）、将所有离散点的坐标导入建模软件中，形成相应的反射器曲面。FDA0000391665430000014.jpg,FDA0000391665430000011.jpg,FDA0000391665430000012.jpg,FDA0000391665430000021.jpg,FDA0000391665430000022.jpg,FDA0000391665430000023.jpg,FDA0000391665430000024.jpg,FDA0000391665430000025.jpg,FDA0000391665430000028.jpg,FDA0000391665430000026.jpg,FDA0000391665430000027.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石智伟，陈继龙，刘德双，
申请(专利权)人：东莞勤上光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：