CN102278708A - 一种用于led矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法属于非成像光学技术领域，该设计方法如下步骤：设定反光杯的最大内径值、计算反光杯高度，设定最低点坐标、确定反光杯反射光线出射范围和入射光线与反射光线的对应关系并逐点计算，利用matlab编程，依据照度图，将曲线分成两段，修改光线走向直至符合预期效果。本发明最终能够增强矿灯中心聚光性能，提高光斑均匀性，同时使其发光角度至少达到120度，且不同于以往用于矿灯配光的抛物面反光杯或抛物面反光杯与透镜组合的形式，光学结构简单，且易于装调。
Description
技术领域
本发明属于非成像光学技术领域，涉及一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法。
背景技术
以LED作为矿灯光源具有传统白炽灯所无法比拟的优势。目前所使用的LED矿灯一般采用抛物面反光杯或抛物面反光杯和透镜配合的方式实现光能分配。但是这种结构往往会出现中心聚光强度不够的问题，从而对较远的物体不容易看清楚。或者对装调要求极高，从而降低生产效率。为了获得满意的照明效果同时提高生产效率，需要设计特殊的光学系统。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法，能够解决背景技术存在的问题。
本发明的技术方案如下：
1)依据实际要求设定反光杯的最大内径值，并依据所要求的光线出射角度得出反光杯高度，设定最低点坐标；
2)依据所要求被照面光斑大小及照度分布确定反光杯反射光线出射范围，分别划分入射光线与反射光线，确定入射光线和反射光线的一一对应关系。从反光杯的最高点开始，逐点计算；
3)利用matlab编程计算得一系列点，首先拟合成单段曲线，将其绕光轴旋转一周得初始结构；将初始结构导入光学模拟软件中进行光线追迹，依据模拟得到照度图，找出出射光线未达到预期效果的入射区域并确定分段点，将曲线分成两段，分别进行光线划分，确定对应关系，进行计算；再依据模拟结果不断修正光线分配关系，最终得到符合要求的面型。
本发明最终能够增强矿灯中心聚光性能，提高光斑均匀性，同时使其发光角度至少达到120度，且不同于以往用于矿灯配光的抛物面反光杯或抛物面反光杯与透镜组合的形式，光学结构简单，且易于装调。
附图说明
图1是本发明一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法的光路图。
图2是本发明一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法工作原理的示意图。
图2中：1、新型非球面反光杯，2、平板透镜
具体实施方式
一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法，该方法包括如下步骤：
1)依据实际要求设定新型反光杯1的最大内径值，D＝45mm，并依据所要求的光线出射角度，取60度，得出新型反光杯1高度，设定xy平面最低点坐标(13，0)；
2)由图1所示，依据所要求被照面光斑大小及照度分布确定新型反光杯1反射光线出射范围，分别划分入射光线与反射光线，确定入射光线和反射光线的一一对应关系。即通过入射光线方向与反射光线方向确定内壁上该点法线方向，随即确定切线方向，则切线方向与下一条光线的交点即为内壁上的下一点，从反光杯的最高点开始，逐点计算依次类推至最低点。
3)利用matlab编程计算得一系列点，首先拟合成单段曲线，将其绕光轴旋转一周得初始结构；将初始结构导入光学模拟软件中进行光线追迹，依据模拟得到照度图，找出反射光线未达到预期效果的入射区域并确定分段点，将曲线分成两段，分别进行光线划分，确定对应关系，进行计算。再依据模拟结果不断修正光线分配关系，最终得到符合要求的面型。
最终所得反光杯参数为：上端直径D＝45mm，下端直径d＝25.88mm，高13mm，分界点xy平面坐标(17.65，5.67)。两段曲线C1和C2均拟合成三次曲线，其标准形式为：
y＝a1×x3+a2×x2+a3×x+a4
上端曲线C1各项系数分别为：
a1＝-0.000298152535924 a2＝0.049293258145849
a3＝-0.106867474926504 a4＝-6.163668964210680
下端曲线C2各项系数分别为：
a1＝-0.000300413102105 a2＝0.046725941638932
a3＝-0.014164167130261 a4＝-6.987676174238827
使用时，由图2所示，以杯底中心为极点，光轴为极轴，光轴的方向为正方向，LED从杯底射入，发射光线的极角为60度到90度的范围内时，经铝合金新型非球面反光杯1反射后在距离1米的墙面形成强光区，0度到60度的光线经过平板透镜2出射，形成60度左右的泛光。
Claims (2)
1.一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
1)依据实际要求设定反光杯的最大内径值，并依据所要求的光线出射角度得出反光杯高度，设定最低点坐标；
2)依据所要求被照面光斑大小及照度分布确定反光杯反射光线出射范围，分别划分入射光线与反射光线，确定入射光线和反射光线的一一对应关系。从反光杯的最高点开始，逐点计算；
3)利用matlab编程计算得一系列点，首先拟合成单段曲线，将其绕光轴旋转一周得初始结构；将初始结构导入光学模拟软件中进行光线追迹，依据模拟得到照度图，找出反射光线未达到预期效果的入射区域并确定分段点，将曲线分成两段，分别进行光线划分，确定对应关系，进行计算；再依据模拟结果不断修正光线分配关系，最终得到符合要求的面型。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法，其特征在于，所述反光杯内表面由铝膜镀制而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110212289XA CN102278708A (zh) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | 一种用于led矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201110212289XA CN102278708A (zh) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | 一种用于led矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN102278708A true CN102278708A (zh) | 2011-12-14 |
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ID=45104317
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| CN201110212289XA Pending CN102278708A (zh) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | 一种用于led矿灯配光的新型非球面反光杯的设计方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN102278708A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105972558A (zh) * | 2016-06-25 | 2016-09-28 | 夏燕玲 | 一种以点为光源设计旋转反射曲面母线的方法 |
| CN106885221A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-06-23 | 贵州大学 | 一种led反光杯矿灯及其设计优化方法 |
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2011
- 2011-07-27 CN CN201110212289XA patent/CN102278708A/zh active Pending
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