| 主权项 |
一种LED均匀准直的光学系统，其特征在于包括：共轴设置的第一自由曲面透镜(1)和第二自由曲面透镜(2)，所述第一自由曲面透镜(1)和第二自由曲面透镜(2)间距为0.01m‑0.1m；所述第一自由曲面透镜(1)包括第一曲面(11)，为旋转对称自由曲面，用于将LED发出的光线折射，使折射后的光线平行于z轴；第二曲面(12)，为旋转对称自由曲面，用于将LED发出的光线折射，使折射后的光线成为与x轴上点光源发出的光线重合；第三曲面(13)，为旋转对称抛物面，抛物面的焦点为第二曲面折射光线的虚拟光源点；第五曲面(15)，为旋转对称自由曲面，用于控制经过第一曲面(11)、第二曲面(12)和第三曲面(13)之后平行于z轴的光线，使得这束平行于z轴的光线在经过第五曲面(15)后在空间中任一个与z轴垂直的圆平面上形成均匀的照度分布；以及第四曲面(14)，为圆柱面，用于连接第三曲面(13)和第五曲面(15)；所述第二自由曲面透镜(2)，由三个曲面组成，其中第二自由曲面透镜(2)的第一曲面为自由曲面(21)，控制第二自由曲面透镜(2)发出的光束的方向，第二自由曲面透镜(2)的第二曲面和第三曲面分别为透镜的连接曲面(22)和光线出射面(23)；所述第一自由曲面透镜(1)的第一曲面(11)和第一自由曲面透镜(1)的第二曲面(12)上点的坐标由下式计算得出：设定第一自由曲面透镜(1)的第一曲面的初始点，通过下式迭代得到其轮廓线：<img file="FDA0000960300260000011.GIF" wi="759" he="230" />令当前已知点(x<sub>i‑1</sub>,z<sub>i‑1</sub>)的法向量为N＝(N<sub>x</sub>,N<sub>z</sub>)，要计算的轮廓曲线下一点对应的入射光线与z轴的夹角为θ<sub>i</sub>，k＝N<sub>x</sub>/N<sub>z</sub>，其中(x<sub>i</sub>,z<sub>i</sub>)为当前迭代需要计算的点的坐标，(x<sub>i‑1</sub>,z<sub>i‑1</sub>)为前一点的 坐标，(N<sub>x</sub>,N<sub>z</sub>)为前一点的法向量坐标，得到轮廓曲线之后，以z轴为对称轴旋转360°即可得到整个曲面；所述第五曲面(15)点的坐标和第二自由曲面透镜(2)的第一曲面(21)的z轴坐标联立求取得到，设第五曲面(15)和第二自由曲面透镜(2)的自由曲面(21)上点的坐标分别为(x<sub>1</sub>,y<sub>1</sub>,z<sub>1</sub>)和(x<sub>2</sub>,y<sub>2</sub>,z<sub>2</sub>)，将光源的角度空间划分为M×N份，每份中的光通量相同，计算对应的第五曲面(15)的x、y轴坐标，同时将出射光斑的截面划分为M×N个面积相等的单元，并计算第二自由曲面透镜(2)的自由曲面(21)上对应点的x、y轴坐标，选定两个曲面的初始点，通过迭代的方法求解初始骨架曲线上点的z轴坐标为：<img file="FDA0000960300260000021.GIF" wi="1086" he="310" />其中(x<sub>1,i</sub>,y<sub>1,i</sub>,z<sub>1,i</sub>)和(x<sub>2,i</sub>,y<sub>2,i</sub>,z<sub>2,i</sub>)为当前迭代需要计算的第一自由曲面透镜的第五曲面和第二自由曲面透镜的第一曲面上点的坐标，(x<sub>1,i‑1</sub>,y<sub>1,i‑1</sub>,z<sub>1,i‑1</sub>)和(x<sub>2,i‑1</sub>,y<sub>2,i‑1</sub>,z<sub>2,i‑1</sub>)为对应前一点的坐标，(N<sub>1x</sub>,N<sub>1y</sub>,N<sub>1z</sub>)和(N<sub>2x</sub>,N<sub>2y</sub>,N<sub>2z</sub>)为前一点的法向量坐标，在得到初始骨架曲线后通过(2)式迭代得到下一条骨架曲线，在得到所有骨架曲线之后，通过放样的方式得到第五曲面(15)和第二自由曲面透镜(2)的自由曲面(21)。 |
