[发明专利]一种远距离大光斑的配光方法及投射装置

说明书

本发明公开了一种远距离大光斑的配光方法，根据预设的照射距离和光斑大小建立投射模型，并依此确定了两个关键参数，投射装置与光斑之间的水平夹角ɑ和垂直夹角β的计算方法，并以这两个关键参数为基础，设计了经光源发出后的光束的配光方案，即通过二次配光，实现了投射形状为类似圆形的大光斑，本发明还提供了一种基于上述方法的远距离大光斑的投射方法，包括LED模组光源、第一配光组件和第二配光组件，所述第一配光组件和第二配光组件均设置在光源前侧，所述第一配光组件设置在光源和第二配光组件之间，所述第一配光组件和第二配光组件的光轴中心与LED模组光源的正中心对齐。通过上述技术方案，能够实现远程的大面积照明。

技术领域

本发明涉及照明领域，尤其涉及一种远距离大光斑的配光方法及投射装置。

背景技术

日常生活中经常需要照明一片区域，目前常用的是高杆灯，如图1所示，高杆灯的采用360°环形排布的灯头(1)照明，灯头(1)通常安装在15米以上的柱形灯杆(2)上，这种灯能把高杆灯周边的地面照亮，但是没有办法实现实现远程的大面积照明，在不便和不能安装灯杆的地方，如大海上，无法使用。

发明内容

鉴于目前大面积照明存在的上述不足，本发明的一个目的是提供一种远距离大光斑的配光方法，能够实现远程的大面积照明。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种远距离大光斑的配光方法，包括如下步骤：

步骤一：根据预设的照射距离和光斑大小建立投射模型，在投射模型中，将投射装置设置在高处并拟合为一个点，将光斑拟合为圆形，计算得到投射装置与光斑之间的水平夹角ɑ和垂直夹角β，计算公式如下：

α＝2×arctanAB/(2×OE)

β＝arctan(OF/DF)-arctan(OF/CF)

其中，投射装置所在的位置定义为点O，投射装置在地面上的竖直投影点定义为点F，光斑距离点F最近的点定义为点D，圆形光斑距离点F最远的点定义为点C，AB为光斑外径且与点C和点D的连线CD垂直，AB和CD的交点为圆形光斑的圆心E，水平夹角ɑ为OA和OB之间的夹角，垂直夹角β为OC和OD之间的夹角；

步骤二：对投射装置中光源发出的光束进行初级配光，使光束的出射角度逐级变小，并使光束的最终出射角度θ等于垂直夹角β；

步骤三：对经过初级配光后的光束进行二级配光，使经过二级配光后的光束先聚焦再发散，并控制再发散的光束的发散角Φ等于水平夹角ɑ。

通过对投射场景的简化和拟合，确定了两个关键参数，即投射装置与光斑之间的水平夹角ɑ和垂直夹角β的计算方法，并以这两个关键参数为基础，设计了经光源发出后的光束的配光方案，即通过二次配光，实现了投射形状为类似圆形的大光斑。初级配光对光源发出的光的出射角度进行调整，控制了光斑垂直方向，即CD方向的距离，二级配光仅对光的水平角度进行调整，进一步控制了光斑水平方向的宽度，使其可以严格控制在预设的光斑的直径范围内，光斑的直径可以是几十米，甚至几百米，实现了大面积照明，且由于光源的照射形式为投射，可以把灯杆设置在几百米之外，实现了远程照明。

优选的，所述远距离大光斑的配光方法还包括步骤四，所述步骤四为：计算OE与EF之间的安装夹角γ，计算公式如下：

γ＝arctan(OF/OE)

调整投射装置的角度，使投射装置中光源中心线与地面的夹角ψ等于安装夹角γ。

在安装投射装置的过程中，投射装置中光源中心线与地面的夹角ψ等于安装夹角γ，可以快速且准确的完成投射装置的角度调试。