基于非成像光学的均匀光强LED反射发光方法

摘要

本发明公开了一种基于非成像光学的均匀光强LED反射发光方法，包括如下步骤：S1，以LED光源作为原点建立坐标，建立入射、出射光线和法线矢量；S2，结合LED光源辐射通量与目标照明面接收到的光通量相等列出方程；S3，LED光源出射经过自由曲面反射器照射到目标面形成光强均匀的圆形光斑，根据光强均匀建立目标面坐标和自由曲面的坐标的关系；S4，根据已知照明目标面的坐标，求出反射器的自由曲面坐标，根据得到的反射器进行LED均匀光强照射。

主权项

一种基于非成像光学的均匀光强LED反射发光体的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，以LED光源作为原点建立坐标，建立入射、出射光线和法线矢量；所述S1包括：建立坐标系，设LED光源位于坐标系原点；θ是光源发出的光线与z轴的夹角，设的光线经自由曲面反射到目标照明面的中心，θ＝θ_T的光线经自由曲面反射到目标照明面的边缘；由能量守恒定律得：式中，I₀是中心光强，I_c是经过配光后的出射光强，为实现均匀光强，将I_c为常量；是经过配光后出射光线与z轴的夹角，是经过配光后的最大出射角度；化简得从而得到出射光强I_c与最大出射角度的关系；S2，结合LED光源辐射通量与目标照明面接收到的光通量相等列出方程；所述S2包括：由能量守恒定律得：联立和得，得到光源发出的光线与z轴的夹角θ与经过配光后出射光线与z轴的夹角的对应关系；S3，LED光源出射经过自由曲面反射器照射到目标面形成光强均匀的圆形光斑，根据光强均匀建立目标面坐标和自由曲面的坐标的关系；所述S3包括：Snell定律的矢量形式如下：${[1+n^2-2n(\overline{out}·\overline{in})]}^{\frac{1}{2}}·\bar{N}=\overline{out}-n·\overline{in}$其中，n为自由曲面介质折射率，由于是反射，所以n＝1,为自由曲面在某点的法向量，分别为入射光线和出射光线；由Snell定律和曲面的一般表达式推导出面型曲线上点的微分关系：对一个(x,z)点的差分法表示如下：$\frac{dz}{dx}{|}_i=\frac{z_{i+1}-z_i}{x_{i+1}-z_i}$变换上式，得到(x_i+1,z_i+1)关于(x_i,z_i)的差分表达式：得到x_i+1＝z_i+1·tanθ_i+1，依次迭代求出反射器上的离散点坐标；S4，根据已知照明目标面的坐标，求出反射器的自由曲面坐标，根据得到的反射器进行LED均匀光强照射。