[发明专利]基于自由曲面菲涅尔透镜的匀聚光LED光源模组设计方法

摘要

本发明公开了一种基于自由曲面菲涅尔透镜的匀聚光LED光源模组的设计方法，具体是根据LED光源的数量及发光特性划分菲涅尔透镜的自由曲面分区，再根据配光要求设定菲涅尔透镜的环带个数、自由曲面、环带高度及工作侧面角，由此得出菲涅尔透镜的焦距、数值孔径和聚光角度，进而得到菲涅尔透镜模型和LED光源模组结构，通过对光线经过菲涅尔透镜折射后的路径进行仿真，得到照度分布验证设计效果。本发明解决了传统LED光源透镜普遍存在的配光效果差、聚光倍率低、透镜厚度较厚、只能匹配单个LED光源等问题，可适应不同光源数量、不同尺寸的光源模组设计，利用自由曲面菲涅尔透镜的特性，能够得到大面积、整体化的均匀聚光LED光源模组。

主权项

1.基于自由曲面菲涅尔透镜的匀聚光LED光源模组设计方法，其特征在于：所述设计方法包括以下步骤：步骤1，确定LED光源的数量、发光特性及几何特性；步骤2，根据LED光源的数量完成菲涅尔透镜的区域划分；所述步骤2包括以下步骤：步骤2.1，将菲涅尔透镜按照扇形分区，使分区数量与LED光源数量相等，每个扇形分区的中心与对应的LED光源中心垂直对齐；步骤2.2，菲涅尔透镜扇形区域的外围和中心均为圆周型，由公切线相连，分为外圆周区、内圆周区及过渡区，不同扇形区域之间由公切线划分，在扇形区域的外围，透镜半径为外圆周的半径，在扇形区域中心部分，透镜半径为外圆周中心到内圆周顶点的距离，从扇形区域的外围到中心，透镜半径按同等距离依次向里递减；步骤3，根据LED光源的发光特性和几何特性设计菲涅尔透镜的自由曲面；步骤4，根据步骤3中计算得出的数值结果设定菲涅尔透镜和LED光源模组的参数，并将菲涅尔透镜的参数导入三维软件进行三维建模；步骤5，将步骤4中菲涅尔透镜的三维模型导入光学仿真软件中对配光效果进行仿真测试；步骤6，输出菲涅尔透镜的参数进行模具制作，进而得到菲涅尔透镜实体；步骤7，将制造好的菲涅尔透镜直接安装到LED光源基板上，组成LED光源模组。