[实用新型]均匀色温的双自由曲面透镜

说明书

本实用新型公开了均匀色温的双自由曲面透镜，包括入射自由曲面、出射自由曲面和侧边连接面；侧边连接面为连接入射自由曲面及出射自由曲面的侧壁。目前，对于特殊照明领域，通常采用两种系统：透镜以及反射器或者两者相结合进行配光,一般的配光系统通常会采用单透镜，入射面/出光面采用自由曲面或者使用双自由曲面来实现配光的效果。但是单片透镜不可避免地存在光学畸变，例如：色差（色散），失真（枕形或桶形），球面差等。目前很少有研究针对使用单透镜对LED配光后色温的影响。本实用新型对上述问题提出了可以控制配光角度的双自由曲面透镜，为透明光学材料制成，其透明材料为PC或PMMA或光学玻璃；通过该双自由曲面透镜配光得到的光斑色温均匀。

技术领域

本实用新型涉及特殊照明(如机动车照明)领域，具体涉及能应用于家用、商业照明以及特殊道路行车照明领域的均匀色温的双自由曲面透镜。

背景技术

目前，对于特殊照明(机动车照明)领域，通常采用两种系统：透镜以及反射器或者两者相结合进行配光,一般的配光系统通常会采用单透镜，入射面/出光面采用自由曲面或者使用双自由曲面来实现配光的效果。但是单片透镜不可避免地存在光学畸变，例如：色差(色散)，失真(枕形或桶形)，球面差等。目前很少有研究针对使用单透镜对LED配光后色温的影响。

采用自由曲面光学透镜进行配光，主要有在入射面或出射面采用自由曲面的方式，或者两者相结合的双自由曲面。

目前很多设计都是针对照度控制及光能分布方面，而对色温均匀照明方面很少有相关设计方法，因此有必要针对行车照明领域提出了一种双自由曲面，以得到一种双自由曲面透镜来实现均匀色温照明光斑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供均匀色温的双自由曲面透镜。对于特殊照明(机动车照明)领域，通常采用两种系统：透镜以及反射器或者两者相结合进行配光,一般的配光系统通常会采用单透镜，入射面/出光面采用自由曲面或者使用双自由曲面来实现配光的效果。但是单片透镜不可避免地存在光学畸变，例如：色差(色散)，失真(枕形或桶形)，球面差等。目前很少有研究针对使用单透镜对LED配光后色温的影响。

本实用新型的目的至少通过如下技术方案之一实现。

均匀色温的双自由曲面透镜，其包括入射自由曲面、出射自由曲面和侧边连接面；侧边连接面为连接入射自由曲面及出射自由曲面的侧壁。

进一步地，所述入射自由曲面、出射自由曲面的形状确定如下：定义配光角度θ_θ为折反射定律：中法向量与出射向量的夹角，控制θ_θ为定值来实现色温均匀，固定配光角度即固定与的夹角，n为透镜折射率，由向量关系式得

以任一截面自由曲线为例，定义出射面其中一点的坐标为(x1,y1),入射面的其中一点坐标为(x2,y2).则由点坐标关系得出为照明面距离，根据相关标准设定，R为该光源角度α由能量对应关系得出的照明面上点离中心的距离；则通过上式子反求出最后求出得第一组方程；

在入射面建立折反射关系式：

建立第二方程组，进行迭代计算，得出待求双自由曲面，将计算得出的自由曲线在三维绘图软件中绘成三维实体。

进一步地，所述配光角度为自由曲面任一点法向量与出射向量的夹角，表现为自由曲面的曲度，能控制出射面的屈光角度。

进一步地，所述能量对应关系，对于汽车远光灯，设定其目标照明区域是椭圆形，定义其长轴a，短轴为b；光源的总光通量为Q，中心光强为I0；定义光源为朗伯型，坐标系中θ为出射光线在XOY平面上的投影与X轴的夹角，为出射光线与Z轴正方向的夹角；对光源的立体角进行离散化，把等分成i份，对于每一个都将θ等分成j份，形成一系列角度环带区域，这样就得到了和θ(i，j)的数组；