一种基于配光优化的非对称LED路灯的设计方法

摘要

一种基于配光优化的非对称LED路灯的设计方法属于非成像LED照明领域，解决了亮度均匀性不足，产生“斑马效应”，危害道路安全的缺欠，该方法包括：了解道路构成基本参数；配光设计；照明模拟，分析照明标准；计算配光透镜初始结构；光学建模仿真；满足性能要求；完成设计。本发明综合考虑了使用功能、道路等级和各项道路照明评价指标进行配光优化，满足道路照明设计标准，真正符合城市道路照明的要求；LED路灯配光透镜在垂直道路方向上非对称，光线向机动车道方向偏移，极大提高了光能利用率；在设计过程中进行了差值优化反馈，光线经过透镜后的光能分布更接近理想状态，提升了透镜的性能。

主权项

1.一种基于配光优化的非对称LED路灯的设计方法，其特征在于，该设计方法包括如下步骤：步骤1)确定街道构成的基本参数，设定各项道路照明评价指标，根据道路使用功能和道路等级，确定其照明标准值；步骤2)以一段道路上相邻两根灯杆之间的路面为目标面进行配光优化，计算出每个路灯在目标面上的照度分布值和亮度分布值，通过每个路灯在目标面上的照度分布值和亮度分布值计算出各项道路照明评价指标；步骤3)以各项照明标准值为优化条件，能量利用系数为优化目标，求解目标路面照度，获得路灯的配光分布；其中，L_av为路面平均亮度，E_av为路面照度平均照度；步骤4)以LED光源中心为原点，建立直角坐标系和球坐标系，根据能量守恒定律，由直角坐标系表示的目标面上的区域分布和由球坐标系表示的出射光线光能的分布相等，通过目标面上的照度分布值建立出射光线与目标面上的小矩形区域一一对应关系；步骤5)根据折射定律和步骤4)中的出射光线与目标面上的小矩形区域的能量关系，计算出出光面特征点的表面法线矢量；利用给定出光面上任一点的直角坐标和出光面特征点的表面法线矢量，计算出所有出光面上特征点的坐标值；步骤6)将出光面上的特征点直角坐标拟合为曲面，在机械仿真软件中构建出LED配光透镜的初始结构模型；通过光学仿真软件中进行光学仿真，得到目标面照度的模拟值，若目标面照度的模拟值与目标面的照度分布值存在偏差，则需要通过优化反馈函数进行优化反馈，以最终优化得到的目标面的照度分布值，重复步骤4)和步骤5)，得到配光优化非对称LED路灯出光面特征点的坐标值，完成基于配光优化的非对称LED路灯的设计方法。