[发明专利]一种LED照明用透镜的设计方法

摘要

一种LED照明用透镜的设计方法，该透镜由两个通光面组成，其中任一面的表面曲率分布为预先给定，求另一面形状的方法是：将光轴单侧的半光束角分成等光通量的多个小角，将被照区域分成相应的多个被照小段，以平行于LED到被照小段上的被照点连线的直线为透镜的出射光线方向，由折射定律，确定所求面的各个特征点位置，将各个特征点依次连接形成所求面的一个截面形状，依此方法，确定透镜的多个截面形状，再将其用平滑的曲面依次连接，即形成透镜的整体形状。该方法适用于给定透镜任一面的表面曲率分布，求另一面形状的所有情况。不仅满足透镜的各种配光需要，而且满足对透镜形状的特殊要求。该方法灵活、简单，适用于各种类型的LED。

主权项

一种LED照明用透镜的设计方法，所述透镜由入射面和出射面组成，其中任一面的表面曲率分布为预先给定，求另一面形状的设计步骤如下： a)、以过LED光轴的一个平面为计算面，在该计算面上，将LED光轴任一侧的半光束角按照光源的发光强度随发光角度的分布规律划分成多个小角，使得各个小角内的光通量相等；b)、在所述半光束角范围内，将所述计算面与被照区域的交线段分成与所述小角数量相等的多个小段，每一小角对应一个小段；调整各小段的长度使其与LED到该小段上任一被照点的距离的平方成反比，并且与预先给定的照度随被照点离开被照区域中心的距离而变化的函数值成反比；c)、若所述入射面的表面曲率分布为预先给定，根据透镜离开LED距离的要求以及透镜厚度的要求在光轴上取一点作为出射面的起始特征点，从以光轴为角边的第一小角开始，以该小角的另一角边为入射光线，由折射定律，确定该条入射光线经过入射面后的折射光线；在出射面的起始特征点处做一垂直于光轴的垂线，所述垂线与所述折射光线相交于一点，该点即为出射面的第一特征点；以所述折射光线为出射面在第一特征点处的入射光线，以在该第一特征点处，平行于LED与对应第一被照小段上任意被照点连线的直线为出射光线，由折射定律，求得出射面的第二特征点的位置；依照此方法，依次求得出射面的各个特征点的位置，将各特征点依次连接，即可得到出射面在所述计算面上的截面形状；d)、若所述出射面的表面曲率分布为预先给定，从以光轴为角边的第一小角开始，在与该第一小角对应的第一被照小段上，平行于LED与该第一被照小段上的任意被照点连线的直线为出射光线方向，由折射定律，求得出射面上相应于第一被照小段的入射光线方向，依照此方法，求得出射面上相应于各被照小段的各入射光线方向，并将它们作为入射面上各折射光线的方向；根据透镜离开LED距离的要求以及透镜厚度的要求在光轴上取一点作为入射面的起始特征点，在该起始特征点处做一垂线与第一小角的角边相交，交点即作为入射面的第一特征点；由折射定律，求得入射面的第二特征点的位置；依照此方法，依次求得入射面的各个特征点的位置，将各特征点依次连接形成一条曲线，即可得到入射面在所述计算面上的截面形状；e）、重复上述步骤a)～d)，确定透镜另一面在多个均匀分布的计算面上的多个截面形状；f）、将上述求得的多个截面形状依次连接起来，即可得到所求透镜另一面的形状。