一种面向LED扩展光源的道路配光方法

摘要

本发明涉及LED照明技术，具体涉及一种面向LED扩展光源的道路配光方法，根据非成像光学理论，建立LED光源与目标照明面之间的能量拓扑关系，采用合适的反馈优化设计方法，获得面向扩展光源且在目标照明面上形成均匀非对称矩形光斑的反射器，经光学仿真后，光源的能量基本上被限制在一定的矩形区域内，且实现了非对称的配光，横向照度均匀度达到了85%，纵向照度均匀度达到了80%，满足道路照明要求。

主权项

1.一种面向LED扩展光源的道路配光方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、以LED光源为坐标原点O，建立三维坐标系，包括X轴、Y轴和Z轴，X轴和Y轴所在平面与矩形的目标照明面平行，X轴与目标照明面的长边平行，Y轴与目标照明面的短边平行，且原点距离目标照明面的两条短边的距离相等；LED光源与目标照明面的距离为H；目标照明面的长边长度为a，短边长度为b，LED光源在目标照明面的投影点距离两条长边的长度分别为c、d，满足c+d=b；设光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角为θ，光线与Z轴的夹角为（2）、采用辐射线划分方式将第一象的目标照明面限按照等面积要求划分成M×N个网格，具体划分步骤为：（21）、将第一象限的目标照明面划分成面积相等的M份，且这M个子区域无交集，即先连接第一象限的目标照明面坐标原点所在的对角线；依次计算该对角线上的M个点的坐标，第M个点的坐标为计算M个点的坐标的公式如下：$e1,\left\{\begin{array}{c}x\left(1\right)·y\left(1\right)=S/M\\ x\left(i\right)·y\left(i\right)-x(i-1)·y(i-1)=S/M\\ S=\frac{\mathrm{ac}}{2}\\ \frac{y\left(i\right)}{x\left(i\right)}=\frac{2c}{a}\end{array}\right.,$x(i)和y(i)分别为第i个点的X坐标和Y坐标，S是第一象限的目标照明区域的面积，M是自然数，2≤i≤M；根据方程组e1可以求出x(i)和y(i)；（22）、将步骤（21）的M个区域用辐射线分成N份面积相等的区域，其中，N个三角形区域，M×（N-1）个梯形小区域；根据梯形的面积公式求出辐射线与步骤（21）中的M个区域边界的交点坐标，共M×N个点；（3）、求出反射光线的方向矢量，即计算反射光线所对应的θ角和角，设定点光源的中心光强为I₀，总的光通量Φ₀=πI₀，路面的平均照度E_a为E_a=Φ₀/ab=πI₀/ab   （e2）步骤（22）中每一个三角形区域的直射能量E_z(j)，其中，j为1到N之间的正整数，直射光线对应的θ角和角可根据步骤（2）求出；反射能量与直射能量的总和为总的光通量Φ₀=πI₀，进而求出N条反射光线对应的θ角和角；将梯形小区域当做矩形小区域，进而求出M×N条反射光线对应的θ角和角；（4）、计算M×N条反射光线对应的M×N个离散点的三维坐标X轴坐标S_x(i,j)，Y轴坐标S_y(i,j)，Z轴坐标S_z(i,j)，i为小于等于M的正整数，j为1到N之间的正整数；（41）、根据步骤（3）的M×N条反射光线对应的θ角和角求出M×N个离散点的法向量N_x(i,j)、N_y(i,j)、N_z(i,j)；（42）、计算M×N个离散点的三维坐标，具体计算公式为：S_y(i,j+1)=S_x(i,j+1)·tanθ(i,j+1)   （e5）（5）、根据步骤（2）至步骤（4）相同的原理求出第四象限的离散点的三维坐标；（6）、将所有离散点的坐标导入建模软件中，形成相应的反射器曲面。