LED用侧光全景透镜设计方法

摘要

LED用侧光全景透镜设计方法，包括：将光源光轴单侧的发光角按照等光通量划分为若干小角，再将该若干小角分成A、B两个角区，令从透镜出来的出射光线均为平行光，在B角区内，根据入射光线与平行的出射光线，通过折射定律求得透镜第一、第二折射面的截面；在A角区内，给定两条边缘入射光线的出射方向，将该两条出射光线的夹角等分成与A角区内的小角一一对应的角，角分线作为折射光线或者反射光线的方向，依次求得透镜第三折射面、第四反射面以及第五折射面的截面，最后将该五个面组成的透镜截面绕光轴旋转，得到立体侧光全景LED用透镜形状。该方法简单直观，能够实现侧面出光且全景照射的效果，且适用性强、光线利用率高。

主权项

LED用侧光全景透镜设计方法，设计步骤如下：a)、以任一过光源光轴的平面为入射面，在该入射面上，将位于光轴单侧90度范围内的发光角划分成多个小角，将该范围内的小角按一定比例分成A、B两个角区；b)、在上述入射面上，根据被照区域的大小确定出光源通过透镜后的出射光线方向，且令出射光线平行；在所述A角区，根据透镜尺寸要求，在边缘入射光线上取一点即为透镜第一折射面上的第一特征点，在该点处，入射光线与平行出射光线形成一夹角，为透镜的起始光线偏折角，根据预定的权重，将所述偏折角分成第一偏折角和第二偏折角，角分线作为入射光线经过透镜第一折射面后的折射光线方向以及射向透镜第二折射面的入射光线方向，通过折射定律以及所述的小角，求出与第一特征点相邻的第二特征点；同前述步骤，依次求出透镜第一折射面上的各特征点的位置；c)、在经过所述第一折射面上的第一特征点后的折射光线上，根据透镜尺寸要求取一点，作为透镜第二折射面上的第一特征点，根据b)步骤中得到的该点射向透镜第二折射面的入射光线方向和平行出射光线，通过折射定律求出第二折射面上与第一特征点相邻的第二特征点，按照同样方法依次求出第二折射面上的各特征点的位置；d)、分别将所述的第一折射面和第二折射面上的各特征点依次连接，形成两条连续曲线即为透镜第一折射面和第二折射面在所述入射面上的截面；e)、在所述B角区，给定两条边缘入射光线经过透镜第三折射面后的折射光线方向，将该两条折射光线的夹角等分成多个与所述B角区内的小角一一对应的角，角边作为入射光线经过透镜第三折射面后的折射光线方向，也即射向透镜第四反射面的入射光线方向，根据折射定律以及所述的小角，求出透镜第三折射面上的各个特征点的位置，将各特征点依次连接，形成一条连续曲线即为透镜第三折射面在所述入射面上的截面；f)、根据透镜形状要求在光轴上取一点作为第四反射面上的第一特征点，令该第一特征点的入射光线经透镜第四反射面后的反射光线经过第二折射面上的一个边缘特征点，该边缘特征点远离过光源与光轴垂直的轴线，且该入射光线和反射光线之间的夹角α≥2arcsin(1/n)，其中n是透镜的折射率；再给定经透镜第四反射面反射后的另一条边缘反射光线方向，将该两条反射光线的夹角等分成多个与所述B角区内的小角一一对应的角，角边作为光线经过透镜第四反射面后的反射光线方向，也即射向透镜第五折射面的入射光线方向，根据所述反射光线与e)步骤中确定的射向透镜第四反射面的入射光线，通过反射定律求出透镜第四反射面上的各个特征点的位置，将各特征点依次连接，形成一条连续曲线即为透镜第四反射面在所述入射面上的截面；g)、根据所述射向透镜第五折射面的入射光线以及所述的平行出射光线，以f)步骤中确定的第二折射面上的边缘特征点作为第五折射面上的第一特征点，通过折射定律求出透镜第五折射面上的各个特征点的位置，将各特征点依次连接，形成一条连续曲线即为透镜第五折射面在所述入射面上的截面；h)、将上述求得的透镜第一、二、三、四、五面在所述入射面上的截面绕光源光轴旋转，即可得到该立体的侧光全景透镜。