制造多曲面透镜配光器的方法

摘要

本发明提供一种制造多曲面透镜配光器的方法，设计并制造由八个曲面组成的轴对称结构的多曲面透镜作为配光器来对LED路灯进行配光，得到矩形照明光斑，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：初步确定多曲面透镜的长度L、宽度D、高度H、以及LED路灯的安装高度h；步骤二：使用SolidWorks设计出由八个曲线组成的多曲面透镜的横截面并得到该横截面的结构参数；步骤三：将横截面纵向拉伸到长度L，得到完整的多曲面透镜模型；步骤四：将多曲面透镜模型导入光学设计软件Lighttools，进行模拟优化，得到优化后的多曲面透镜配光器的结构参数；以及步骤五：根据优化后的多曲面透镜配光器的结构参数，制备出多曲面透镜配光器。

主权项

一种制造多曲面透镜配光器的方法，设计并制造由八个曲面组成的轴对称结构的多曲面透镜作为配光器来对LED路灯进行配光，得到矩形照明光斑，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：根据所述LED路灯的尺寸，初步确定所述多曲面透镜的长度L、宽度D、高度H、以及所述LED路灯的安装高度h；步骤二：使用SolidWorks设计出由八个曲线组成的所述多曲面透镜的横截面并得到该横截面的结构参数；步骤三：将所述横截面纵向拉伸到所述长度L，得到完整的多曲面透镜模型；步骤四：将所述多曲面透镜模型导入光学设计软件Lighttools，进行模拟优化，得到优化后的多曲面透镜配光器的结构参数；以及步骤五：根据所述优化后的多曲面透镜配光器的结构参数，制备出所述多曲面透镜配光器，其中，所述步骤二包括以下步骤：步骤2‑1，确定所述多曲面透镜的所述横截面的对称轴：绘制所述LED路灯的横截面，在所述LED路灯的横截面上选择两个边缘发光点S₁和S₂，所述边缘发光点S₁和所述边缘发光点S₂分别位于所述LED路灯的左端和右端，绘制线段S₁S₂的中垂线，并将该中垂线作为所述多曲面透镜的所述横截面的对称轴；步骤2‑2，因为所述多曲面透镜的所述横截面关于所述对称轴对称，所以先设计得出所述多曲面透镜的所述横截面位于所述对称轴左侧的结构参数：步骤2‑2‑1，确定第一入射点P_n和第一出射点Q_n：根据所述矩形照明光斑的尺寸和所述多曲面透镜到所述矩形照明光斑的距离确定位于所述多曲面透镜的所述横截面最下方的第一曲线的宽度，和从所述第一曲线的左端点折射出的指向所述矩形照明光斑左端的第一出射光线T₁的方向，确定位于所述第一曲线上方的第二曲线与所述对称轴的交点A，使该交点A到所述线段S₁S₂的竖直距离等于所述安装高度h，根据所述边缘发光点S₁发出的光线被所述第二曲线和所述第一曲线两次折射后得到所述第一出射光线T₁，确定第一入射点P_n和第一出射点Q_n的位置参数，以及折射光线P_nQ_n的方向，所述第一出射点Q_n到所述对称轴的距离为所述第一曲线的所述宽度的一半，将所述第一入射点P_n作为所述第二曲线的左端点，将所述第一出射点Q_n作为所述第一曲线的左端点，步骤2‑2‑2，确定第二入射点P_n‑1和第二出射点Q_n‑1：在所述线段S₁S₂上所述边缘发光点S₁的右侧选择第二发光点S₃，该第二发光点S₃发出的光线经折射后成为第二出射光线T₂，根据所述矩形照明光斑的尺寸和所述多曲面透镜到所述矩形照明光斑的距离确定所述第二出射光线T₂的方向，根据所述第二发光点S₃发出的光线被所述第二曲线和所述第一曲线两次折射后得到所述第二出射光线T₂，确定位于所述第二曲线上的第二入射点P_n‑1以及位于所述第一曲线上的第二出射点Q_n‑1的位置参数，以及折射光线P_n‑1Q_n‑1的方向，步骤2‑2‑3，设计第一曲线和第二曲线：重复所述步骤2‑2‑2，分别计算出所述第二曲线左侧部分上的入射点P_n‑2、P_n‑3、……、P_m，和所述第一曲线左侧部分上的出射点Q_n‑2、Q_n‑3、……、Q_m，直到P_m和Q_m位于所述对称轴上，用平滑的曲线连接所述入射点P_n‑2、P_n‑3、……、P_m，得到所述第二曲线在所述对称轴左侧的结构参数，用平滑的曲线连接所述出射点Q_n‑2、Q_n‑3、……、Q_m，得到所述第一曲线在所述对称轴左侧的结构参数；步骤2‑2‑4，设计第三直线、第四曲线以及第五曲线：使所述第三直线为水平直线，位于所述第一曲线左侧，所述第三直线的右端与所述第一曲线的左端相连，所述第三直线的左端到所述对称轴的距离为D/2，所述第四曲线的下端和所述第三直线的所述左端相连，所述第五曲线的下端和所述第二曲线的所述左端相连，所述第四曲线的上端和所述第五曲线的上端相交于点M，使该点M到所述横截面的最低点的竖直距离为所述高度H，采用SolidWorks计算出所述第四曲线和所述第五曲线的结构参数，使所述LED路灯的杂散光被所述第四曲线和所述第五曲线反射汇聚到所述矩形照明光斑；步骤2‑3，计算所述多曲面透镜的所述横截面右侧的结构参数：利用SolidWorks将所述横截面在所述对称轴左侧的结构关于所述对称轴对称到右侧。