[发明专利]LED自由曲面照明系统设计

权利要求书

1.一种LED自由曲面照明系统设计，包括：

S10：将LED点光源的出射角度                                               划分为三个区域、和，每个区域都可以分别实现在一接收面上形成长和宽分别为2L_x和2L_y的矩形光斑，其中，为所述LED点光源的最大出射角度；

S11：分别对所述三个区域在所述接收面上的映射关系进行求解，获得所述三个区域在接收面上的映射关系；

S12：对所述LED点光源进行二次配光设计，获得一关于所述自由曲面的一阶偏微分方程组；

S13：根据所述三个区域在所述接收面上的映射关系及所述一阶偏微分方程组，获得关于所述自由曲面的一阶拟线性偏微分方程组，求解所述一阶拟线性偏微分方程组获得多个面型数据；以及

S14：根据所述多个面型数据，进行曲面拟合，获得所述自由曲面。

2.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述LED点光源的出射角度平均划分为三个区域或按照等比例划分为三个区域。

3.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述LED点光源最大出射角度为30°。

4.如权利要求3所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，，以及。

5.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域中，处光线经过所述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的中心，而处光线经过所述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的边界。

6.如权利要求5所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域中，处光线经过所述自由曲面之后照射到所述矩形光斑的边界，而处光线经过所述自由曲面之后照射到矩形光斑的中心。

7.如权利要求6所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域中，处光线经过所述自由曲面之后照射到矩形光斑的中心，而处光线经过所述自由曲面之后照射到矩形光斑的边界。

8.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，在区域内的映射关系为：

。

9.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述自由曲面的一阶偏微分方程组为：

；其中，

;

，且n_o及n_I分别为空气折射率及所述自由曲面透镜的折射率。

10.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述求解一阶拟线性偏微分方程组获得多个面型数据的方法为：采用龙哥库塔算法及Lax的差分格式建立算法求解，并通过MATLAB编程从而获得所述多个面型数据。

11.如权利要求1所述的LED自由曲面照明系统设计，其特征在于，所述进行曲面拟合的步骤为：采用非均匀有理B样条进行曲面拟合。

12.一种LED自由曲面照明系统设计，包括：

S10：将LED点光源的出射角度划分为至少两个区域，每个区域都可以分别实现在一接收面上形成长和宽分别为2L_x和2L_y的矩形光斑；

S11：分别对所述至少两个区域在所述接收面上的映射关系进行求解，获得所述至少两个区域在接收面上的映射关系；

S12：对所述LED点光源进行二次配光设计，获得一关于所述自由曲面的一阶偏微分方程组；

S13：根据所述至少两个区域在所述接收面上的映射关系及所述一阶偏微分方程组，获得关于所述自由曲面的一阶拟线性偏微分方程组，求解所述一阶拟线性偏微分方程组获得多个面型数据；以及

S14：根据所述多个面型数据，进行曲面拟合，获得所述自由曲面。