[发明专利]一种LED均匀光强透镜

权利要求书

1.一种LED均匀光强透镜，所述LED均匀光强透镜为中心轴对称形状，其特征在于透镜出射面(101)为自由曲面。

2.一种LED均匀光强透镜的制备方法，所述LED均匀光强透镜出射面(101)为自由曲面；其特征在于所述透镜出射面(101)自由曲面由如下方法确定：以过LED均匀光强透镜中心轴的截面为基准面，建立坐标系，中心轴为Z轴，原点在中心轴上，LED芯片(201)放置在原点，过原点且与中心轴垂直的方向为X轴，建立芯片与目标面的能量对应关系，得透镜自由曲面成形曲线，将成形曲线绕Z轴旋转一周得LED均匀光强透镜出射面(101)自由曲面形状。

3.根据权利要求2所述LED均匀光强透镜，其特征在于所述目标面(206)为半球状虚拟目标面。

4.根据权利要求2所述LED均匀光强透镜，其特征在于所述透镜出射面(101)自由曲面的成形曲线通过如下步骤确定：

LED芯片(201)光强分布为I_θ＝I₀cosθ，其中I₀为中心光强，θ为LED出射光线与中心轴的夹角；

1)由能量守恒求出均匀光强：

θ＝0的光线沿Z轴传播，经透镜配光后最大出射角光线在虚拟目标面上的交点与坐标原点的连线跟Z轴的夹角为θ＝π/2的光线折射到与虚拟目标面的交点处，根据能量守恒得均匀光强：

2)通过能量对应关系求出入射光线和Z轴夹角θ与出射光线在虚拟目标面上的交点与坐标原点的连线跟Z轴的夹角的对应关系：

3)递推求得成形曲线上点坐标：

将均分为M等分，即第i条出射光线O_i(203)在虚拟目标面上的交点与坐标原点的连线跟Z轴的夹角为：

由式(2)求得对应第i条入射光线i_i(202)与光轴Z轴的夹角为：

设A_i点坐标为(x_i，z_i)，又B_i点坐标为则入射光线i_i(202)的单位向量为：

in→i=1xi2+zi2(xi,zi)---(3)]]>

出射光线O_i(203)的单位向量为：

再根据snell定律可以求出A_i点的法向矢量：

N→i(Ni_x,Ni_z)=n·in→i-out→i---(5)]]>

n为透镜的折射率，则A_i点的切线(204)方程为：

1-Ni_zNi_x=z-zix-xi---(6)]]>

又θ_i+1对应的入射光线i_i+1(205)的直线方程为：

z＝cot(θ_i+1)x     (7)

联立式(6)，式(7)可得过A_i点的切线(204)和θ_i+1对应的入射光线i_i+1(205)的交点，近似为A_i+1；

θ₀对应的初始光线i₀为沿z轴正向传播的光线，在其传播路径上选择初始点A₀(0，d)作为透镜光学表面的起始点，则根据上述步骤可依次递推求出M个离散点A_i，i∈[1，M]，连接M个离散点得成形曲线。