[发明专利]一种LED花形照明透镜的设计方法及透镜

说明书

本发明涉及一种LED花形照明透镜的设计方法及透镜，方法包括：构建内全反射面的面型；构建配光面的面型；对配光面进行区域划分；构建内表面；构建连接面。所述LED花形照明透镜包括：内表面、配光面、内全反射面和连接面，每个区域内有配光面，配光面为三维自由曲面；配光面的面型在不同剖面内，能够将光源发出的光线成像为不同范围的照明区域；所述不同范围的照明区域组合在一起，使得光源发出的光线经过单个配光面后形成具有花瓣形的光斑。本发明申请可以形成各种花形光斑，降低成本、提高光能利用率，满足装饰照明的需求，提高了透镜适应性且设计成本低，节能环保。

技术领域

本发明属于透镜设计技术领域，具体涉及一种LED花形照明透镜的设计方法及透镜。

背景技术

由于LED具有体积小、寿命长、光效高等特点，应用越来越广泛。同时，其二次光学设计技术也得到快速发展以适应更高性能的照明需求。随着自由曲面技术在LED二次透镜设计中的应用逐渐成熟，根据需求产生特殊照明效果已经成为目前LED照明的关键问题。

目前在采用LED光源实现装饰照明中，为实现星形、花形等照明效果，多采用镂空光阑的方式产生不同形状的光斑。该方法使光源发出的大部分光线被光阑挡掉，不能到达照射面，同时使用光阑使灯具结构不紧凑，也不方便进行灯具之间的组合，该方法的应用领域受到限制。同时，还有采用多颗LED芯片进行星形等形状的排列，此种方式需要直视光源，产生的照明效果对目视距离有要求，当目视距离远时所需光源数量大、功率高，同时由于LED光源亮度高，因此该方法造成观察者的目视舒适度低。采用自由曲面技术进行二次透镜设计，满足特殊照明要求已经成为国内外研究的热点。

随着LED光源的发展，越来越多的优点被人们所发现，其在照明领域已得到普遍应用，并希望用LED光源达到所需要的景观照明效果，在达到效果的基础上追求更优、更高效。比如说想要得到五角星形光斑，不采用光学透镜，用光源直接照射，则需要多个LED分工负责特定光斑形状照射区域的不同部分，这样不但会使灯具的结构复杂，而且成本较高。在先技术中，透镜加工使用玻璃材料，但其体积大，质量重、形状单一、易碎、生产效率低、成本高，短期内很难普及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED花形照明透镜的设计方法及透镜，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明申请一实施例提供了一种LED花形照明透镜的设计方法，所述方法包括：

构建内全反射面的面型；

构建配光面的面型；

对配光面进行区域划分；

构建内表面；

构建连接面。

优选地，所述构建内全反射面的面型，包括步骤：

构建内表面的形式为球形，将LED光源置于球形中心；

构建一个主轮廓线，绕中心轴旋转，即形成了内全反射面。

优选地，所述构建一个主轮廓线，包括步骤：

以所述LED光源上表面中点为坐标原点O，建立直角坐标系；

根据公式(4)得到光源的出射光线的表达式(8)；

所述公式(4)为：

所述公式(4)中，n代表折射率，N代表法向矢量，Out代表出射光线矢量，In代表入射光线矢量；

所述表达式(8)为：