[发明专利]大视场角LED照明透镜

权利要求书

1.一种大视场角LED照明透镜，其特征在于包括：

第一曲面（1），为旋转对称自由曲面，用于将LED发出的光线折射，折射后的光线与第一曲面（1）的对称轴垂直；

第二曲面（2），为旋转对称自由曲面，用于将LED发出的光线折射，折射后的光线与第二曲面对称轴上的点光源发出的光线重合；

第三曲面（3），为旋转对称抛物面，其焦点为第二曲面折射光线的虚拟光源点，利用全反射原理，用于将经过第二曲面折射之后的光线反射至与第三曲面（3）对称轴垂直的方向，并将LED发出的球面波转换为柱面波；

第五曲面（5），为非对称自由曲面，该自由曲面的作用是控制经过第一曲面（1）、第二曲面（2）和第三曲面（3）之后柱面波的光线，使得这束光线在经过第五曲面（5）之后在目标面上形成均匀的矩形照度分布；

第四曲面（4），为平面，用于连接第三曲面（3）和第五曲面（5）。

2.根据权利要求1所述的大视场角LED照明透镜，其特征在于：所述第一曲面（1）和第二曲面（2）上点的坐标由下式计算得出：

确定初始点的坐标值，初始点为曲面与立体空间的z轴的交点，通过迭代的方式计算轮廓曲线上点的坐标值，设定当前已知点(x_i-1,z_i-1)的法向量为N=(N_x,N_z)，要计算的轮廓曲线下一点对应的入射光线与z轴的夹角为θ_i，则下一点的坐标值(x_i,z_i)为：

xi=zi-1+xi-1kcotθi+kzi=xicotθt---(1)]]>

其中k=N_x/N_z，得到轮廓曲线上的所有点坐标后，将轮廓曲线旋转360°即得到整个曲面的点坐标。

3.根据权利要求1所述的大视场角LED照明透镜，其特征在于：所述第五曲面（5）由多个子自由曲面组成，相邻的两个子自由曲面之间由平行于z轴的平面连接。

4.根据权利要求3所述的大视场角LED照明透镜，其特征在于：所述第五曲面（5）上坐标点由下式计算得出：

第五曲面（5）上点的短轴坐标与第一曲面（1）、第二曲面（2）和第三曲面（3）的短轴坐标相同，设定短轴为x轴，在x轴上选取一系列的点，这些点之间包含的光能量相同，在平面x=0或x=X上构造第五曲面（5）的初始骨架曲线，其中X为第三曲面（3）x轴坐标的最大值，首先设定初始点，通过迭代可以求得该骨架曲线上点的y轴和z轴坐标为：

式中(x_i,z_i)为当前迭代需要计算的点的坐标，为当前点所对应的光线与在骨架曲线所在平面内与轴夹角，(x_i-1,z_i-1)为前一点的坐标，(N_x,N_z)为前一点的法向量坐标，在得到初始骨架曲线后通过(2)式迭代得到下一骨架曲线，在每个子曲面的起始处重新构造初始骨架曲线，在得到所有骨架曲线之后，通过放样的方式得到所有的子曲面，从而得到第五曲面（5）所有点坐标。