[发明专利]用于LED摩托车远光灯的自由曲面光学反射器

权利要求书

1.用于LED摩托车远光灯的自由曲面光学反射器，其特征在于所述反射器的内表面是自由曲面，构成光学反射面，该反射器的底面是一开口，开口中心处用于安装LED光源，与底面正对的一端为反射器的光出射口，所述自由曲面的结构满足：LED光源发射出的光少部分直接照射到照明面上，而大部分的光经过反射器内表面进行反射然后出射到照明面上，目标照明区域是椭圆形。

2.根据权利要求1所述的用于LED摩托车远光灯的自由曲面光学反射器，其特征在于所述自由曲面的形状确定如下：

以LED光源为坐标原点O建立坐标系，LED底面所在平面为XOY平面，过原点并与平面XOY垂直的轴为Z轴，其中平面XOZ为水平面；与Z轴交点为o，且平行于平面XOY的平面为照明面，点o为照明面的中心点；

目标照明面距LED的距离为d，LED光源的总光通量为Q，中心光强为I₀＝Q/π；坐标系中θ为出射光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角，为出射光线与Z轴正方向的夹角，α为照明面上任意一点和点o的连线与X轴的夹角；

对于远光灯，目标照明区域是椭圆形，椭圆长半轴为a，短半轴为b；对照明面的坐标进行离散化，把椭圆长半轴a和短半轴b分别等分成n份，a_i和b_i分别表示等分后长半轴a的第i份和短半轴b的第i份，其中0≤i≤n；以照明面中心点为中心，分别以a_i为长半轴、b_i为短半轴画椭圆，则将照明区域划分为n份椭圆形环带区域；将角等分成m份，α_j表示等分后的第j份，0≤α≤360°；在照明面上，以点o为端点，与X轴的夹角为α_j的射线束将每一份椭圆形环带区域再细分为m份；目标照明区域被划分成m×n个小格子，每一个小格子内的能量为：

EQ=E·ki·∫αj-1αj12·(ai2·bi2cos2α·bi2+sin2α·ai2-ai-12·bi-12cos2α·bi-12+sin2α·ai-12)dα]]>

式中，E·k_i表示照度值，根据国标GB5948-1998要求，常量E为预设照度值，变量k_i用来控制照明面上指定区域的照度值大小，用以形成预定的照度分布，其中，0≤k_i≤1，的取值大小需根据照明面上照度要求设定，对于最亮区域k_i的取值范围为0.9 - 1，对于边缘区域k_i的取值范围为0 - 0.1；

对应于目标照明区域的环带划分，将参与反射的光源立体角进行离散化，即把角分成n份，表示的第i份，与a_i和b_i对应；把角分成m份，表示θ的第j份，θ_j与α_j对应；在反射前，每一份角度内光源的光通量为：

另外，直接照射在照明面上对应的小格子内的光通量为：

根据能量守恒有：

E_Q＝E_r＋E_t，

联合上述各式得到对应的和θ_j；

由折反射定律得出所述曲面上点的法向量，利用这个法向量求得切线，通过求切线与入射光线的交点得到曲线上点的坐标，折反射定律的矢量形式表示为：

[1+n2-2·n·(Out→·In→)]12·N→=Out→-n·In→]]>

其中，为入射光线单位向量，为出射光线单位向量，为单位法向量，在反射光学系统中n＝1；

确定的是反射器的计算初始点，即反射器底面口径，这个初始点的位置决定整个反射器的尺寸；由这个初始点获得反射器底面的边界曲线，再由这条边界曲线的上的每一个点作为初始点，获得出反射器的整个自由曲面。